KR20170022932A - Fixing mechanism for scanning probe microscope operable by master force tool-less and fixing a measuring prob detachably - Google Patents

Abstract

The present invention relates to an apparatus for selectively fixing a measuring probe (11) of a scanning probe microscope (1), wherein the apparatus includes: a guidance device (22) where the measuring probe (11) is guided; and a master weight device (34) for selectively applying master weight to a fixing tool (24) capable of being operated. Accordingly, the apparatus is capable of being operated without a tool for fixing and/or detaching the measuring probe (11) guided by the guidance device (22) by using the master weight device (34). Thus, the present invention is able to provide possibility of being able to simply handle a measuring probe of a scanning probe microscope to be prevented from being damaged.

Description

마스터 하중으로 공구 없이 작동 가능하며 측정 프로브를 분리 가능하게 고정하는 주사 탐침 현미경용 고정 메카니즘{FIXING MECHANISM FOR SCANNING PROBE MICROSCOPE OPERABLE BY MASTER FORCE TOOL-LESS AND FIXING A MEASURING PROB DETACHABLY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning probe microscope, and more particularly, to a scanning mechanism microscope,

본 발명은 고정 장치, 주사 탐침 현미경 및 주사 탐침 현미경의 측정 프로브를 고정하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fixation device, a scanning probe microscope and a method for fixing a measurement probe of a scanning probe microscope.

원자력 현미경은 주로 표면의 측 방향 또는 수직방향 고해상도 검사 (특히 표면의 지형 검사)에 이용된다. 이 경우 측정 프로브(예를 들어 캔틸레버라도고 하는 판스프링)는 나노 크기의 소형 니들(측정 팁 또는 측정 프로브 팁이라고도 함)에 의해 표면 위로 안내되고(즉, 주사되고), 캔틸레버의 변위는 표면과 캔틸레버의 상호 작용에 기초해서 검출된다. 샘플의 표면 상태에 따라 위치 의존적으로 캔틸레버의 변위 또는 프로브의 트랙킹이 기록 또는 스캐닝된다. 캔틸레버 또는 팁의 변위는 용량성으로(특히 압전식으로) 또는 광학 센서를 이용해서 측정될 수 있다. 이러한 방법은 원자 해상도에까지 이르는 샘플의 표면의 구조 검사를 가능하게 한다. 검사할 샘플의 표면과 캔틸레버 사이의 간격은 매우 정확히 조절될 수 있다. 따라서 다양한 측정 방법, 예를 들어 접촉 모드(contact mode), 비접촉 모드(non contact mode), 탭핑-AFM 모드(tapping mode) 등이 구현될 수 있다. The atomic force microscope is mainly used for high-resolution inspection (especially surface topography inspection) of the lateral or vertical direction of the surface. In this case, a measurement probe (e.g. a leaf spring, also known as a cantilever) is guided (i.e., scanned) over the surface by a nano-sized small needle (also referred to as a measurement tip or a measurement probe tip) Is detected based on the interaction of the cantilevers. Depending on the surface condition of the sample, the displacement of the cantilever or the tracking of the probe is recorded or scanned in a position-dependent manner. The displacement of the cantilever or tip can be measured capacitively (especially piezoelectric) or using an optical sensor. This method enables structural inspection of the surface of the sample up to atomic resolution. The distance between the surface of the sample to be inspected and the cantilever can be adjusted very precisely. Accordingly, various measurement methods such as a contact mode, a non-contact mode, a tapping-AFM mode, and the like can be implemented.

작동 모드에 따라 긴 작용 범위의 끌어당기는 반데르발스- 및 모세관력 외에도 작은 작용 범위의 강한 반발력도 샘플 표면의 지형적 또는 화학적 정보를 얻기 위해 이용될 수 있다. 또한, 전기 전도성, 표면 전하, 탄성계수, 접착력, 전기화학 전위, 압전 특성, 적외선 흡수 및/또는 온도 상전이와 같은 샘플 특성들이 결정될 수 있다. 추가로 원자력 현미경은 물론 자기력 현미경, 마찰력 현미경, 전류-전압 현미경 또는 주사 켈빈(scanning Kelvin) 현미경도 사용된다. 주사 탐침 현미경의 사용 목적에 따라 실리콘 또는 실리콘 질화물로 이루어진 측정 프로브 외에 코팅된 다양한 측정 프로브들이 사용될 수 있다(예를 들어 금-, 백금- 또는 탄소 코팅된 측정 프로브). 측정 프로브의 코팅은 일반적으로 하부면에서, 즉 측정 팁이 위치한 면에서 이루어진다. 측정 프로브 전체가 코팅되는 코팅 공정은 일반적으로 상부면과 하부면 사이의 연속 접촉을 보장하지 않는다. 이때 주사 탐침 현미경과 샘플의 하부면의 전기 접촉이 이루어질 수 있다. 이 경우 주사 탐침 현미경과 측정 프로브 사이의 접촉 저항은 장치의 수명 동안 현저하게 변경되지 않는 것이 보장되어야 한다. Depending on the mode of operation, in addition to van der Waals and capillary forces pulling over a long operating range, strong repulsive forces of small operating range can also be used to obtain topographical or chemical information of the sample surface. In addition, sample properties such as electrical conductivity, surface charge, elastic modulus, adhesion, electrochemical potential, piezoelectric properties, infrared absorption and / or temperature phase transition can be determined. In addition to atomic force microscopy, magnetic force microscopy, frictional force microscopy, current-voltage microscopy or scanning Kelvin microscopy are also used. Depending on the intended use of the scanning probe microscope, various measuring probes coated in addition to the measuring probe made of silicon or silicon nitride can be used (for example gold-, platinum- or carbon coated measuring probes). The coating of the measuring probe is generally carried out on the lower surface, i.e. on the side where the measuring tip is located. The coating process in which the entire measuring probe is coated generally does not ensure continuous contact between the top and bottom surfaces. At this time, electrical contact can be made between the scanning probe microscope and the lower surface of the sample. In this case, the contact resistance between the scanning probe microscope and the measuring probe should be ensured not to change significantly during the lifetime of the device.

일반적인 선행기술에 해당하는 주사 탐침 현미경에 측정 프로브의 장착은 EP 1,012,862호 및 US 5,717,132호에 기술된다. The mounting of the measuring probe in a scanning probe microscope corresponding to general prior art is described in EP 1,012,862 and US 5,717,132.

주사 탐침 현미경의 민감한 측정 프로브를 취급하고 필요에 따라 교체하며, 이 경우 주사 탐침 현미경의 작동 시 재현 가능성과 정확성을 손상시키지 않는 것은 여전히 당면 과제이다.It is still a challenge to handle sensitive probe probes of the scanning probe microscope and replace them as needed, without compromising the reproducibility and accuracy of operation of the scanning probe microscope.

본 발명의 과제는 주사 탐침 현미경의 측정 프로브를 간단하게 손상 방지되도록 취급할 수 있는 가능성을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a possibility that a measurement probe of a scanning probe microscope can be easily handled to prevent damage.

상기 과제는 독립 특허 청구항들에 따른 특징을 포함하는 대상들에 의해 해결된다. 다른 실시예들은 종속 청구항에 제시된다.This problem is solved by objects comprising features according to the independent patent claims. Other embodiments are set forth in the dependent claims.

본 발명의 실시예에 따라 주사 탐침 현미경의 측정 프로브의 선택적인 고정을 위한 고정 장치가 제공되고, 이 경우 고정 장치는 측정 프로브가 삽입될 수 있는 삽입 수단, 공구 없이 작동 가능한 고정 메카니즘에 마스터 하중을 선택적으로 가하기 위한 마스터 하중 수단(특히 삽입 수단과 별도로 필요에 따라 마스터 하중을 생성하기 위한 수단) 및 상기 고정 메카니즘을 포함하고, 상기 고정 메카니즘은 삽입 수단 내로 삽입된 측정 프로브의 분리 및/또는 고정을 위해 마스터 하중 수단에 의해 공구 없이 작동 가능하다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a fixation device for selective fixation of a measurement probe of a scanning probe microscope, wherein the fixation device comprises an insertion means into which a measurement probe can be inserted, a master load And a locking mechanism for selectively applying a locking force to the insertion means, in particular a means for generating a master load separately from the insertion means, and a locking mechanism for locking and unlocking the measuring probe inserted into the insertion means Can be operated without tools by means of the master master load means.

본 발명의 다른 실시예에 따라 주사 탐침 현미경은 시편의 표면의 주사 스캐닝을 이용해서 시편에 관한 표면 정보를 결정하기 위해 제공되고, 이 경우 주사 탐침 현미경은 시편의 표면의 주사 스캐닝을 위해 설치된 측정 프로브와 상기 특징을 가지며 측정 프로브의 고정을 위한 고정 장치를 포함한다. In accordance with another embodiment of the present invention, a scanning probe microscope is provided for determining surface information about a specimen using scan scanning of the surface of the specimen, wherein the scanning probe microscope comprises a measurement probe And a fixture for fixing the measurement probe having the above feature.

다른 바람직한 실시예에 따라 주사 탐침 현미경의 측정 프로브를 고정하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법에서 측정 프로브는 주사 탐침 현미경의 삽입 수단 내로 삽입되고, 삽입 수단 내로 삽입된 측정 프로브의 분리 및/또는 고정을 위해 고정 메카니즘은 (특히 외부) 마스터 하중을 이용해서 공구 없이 작동된다. According to another preferred embodiment, there is provided a method for securing a measurement probe of a scanning probe microscope, wherein the measurement probe is inserted into the insertion means of the scanning probe microscope and the separation and / or fixation of the measurement probe inserted into the insertion means , The securing mechanism is operated without a tool using a (particularly external) master load.

본 출원과 관련해서 "마스터 하중 수단"이란 특히 (바람직하게 삽입 수단 및/또는 고정 수단과 별도로) 일시적으로 작용하는 마스터 하중을 필요에 따라(예를 들어 기계 제어식 또는 사용자 제어식으로) 생성하기 위해 형성된 힘 생성 수단이다. 상기 수단은 무접촉으로, 공구를 이용하지 않고 및/또는 보조 몸체를 이용하지 않고 및 양호하게 재현 가능한 측정 프로브의 고정 또는 삽입 수단으로부터 측정 프로브의 분리를 가능하게 할 수 있다. 이러한 마스터 하중은 선택적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있다. In connection with the present application, the term "master loading means" is used to designate, in particular, to create a master load acting as a temporary (for example, machine-controlled or user-controlled) Force generating means. The means can enable the separation of the measuring probe from the fixing or inserting means of the measuring probe without contact, without using a tool and / or without using an auxiliary body, and in a well reproducible manner. This master load can be selectively activated or deactivated.

본 출원과 관련해서 "공구 없이 작동 가능한"이란 특히, 사용자가 고정 장치에 측정 프로브를 설치하기 위해 및 고정 장치로부터 측정 프로브를 제거하기 위해 고정 장치 외에 공구 (예를 들어 스크루드라이버) 또는 그 밖의 보조 수단을 이용하지 않아도 되는 것을 의미한다. "Tool-less operable" in the context of the present application is intended to encompass, inter alia, a tool (e.g., a screwdriver) or other assist device in addition to a fixation device for installing a measurement probe in a fixation device and for removing a measurement probe from the fixation device. Means not having to use means.

본 출원과 관련해서 "분리 가능한 고정"이란 특히, 고정 장치의 고정 상태에서 측정 프로브가 삽입 수단에 고정 설치되고, 시편의 표면의 스캐닝 시 힘이 작용할 때 삽입 수단으로부터 의도치 않게 분리되지 않고, 고정 장치의 분리 상태에서 측정 프로브가 파괴되지 않고(즉 고정 장치, 측정 프로브 및/또는 다른 부품들의 파괴 없이) 그리고 실질적으로 힘을 이용하지 않고 고정 장치의 삽입 수단으로부터 제거될 수 있는 것을 의미한다. The term "detachable fastening" in the context of the present application means in particular that the measuring probe is fixedly mounted on the inserting means in the fixed state of the securing device and is not inadvertently detached from the inserting means when a force acts upon the surface of the specimen, Means that the measurement probe can be removed from the insertion means of the fixation device without breaking it (i.e. without destroying the fixation device, the measurement probe and / or other parts) and without substantially utilizing the force in the detached state of the device.

본 출원과 관련해서 "주사 탐침 현미경"이란 특히, 시편의 이미지 또는 그 밖의 표면 정보가 광학 또는 전자 광학 촬상에 의해 (특히 렌즈를 사용하여) 형성되는 것이 아니라, 시편과 측정 프로브의 상호 작용에 의해 형성되는 현미경이다. 검사할 프로브 표면은 주사 과정에서 점마다 이러한 측정 프로브를 이용해서 스캐닝된다. 각각의 개별 점마다 제공되는 측정값들은 이미지로 구성될 수 있거나 다른 방식으로 평가될 수 있다.The term "scanning probe microscope " in the context of the present application is not particularly limited to the case where an image of a specimen or other surface information is formed by optical or electro-optical imaging (in particular using a lens) Is a microscope formed. The probe surface to be scanned is scanned using these measurement probes at each point in the scanning process. The measured values provided for each individual point may be composed of images or may be evaluated in other ways.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 주사 탐침 현미경의 측정 프로브를 위한 견고한 고정 장치가 제공되고, 상기 고정 장치는 동시에 주사 탐침 현미경에서 다양한 여러 측정 프로브 유형 또는 측정 방법을 위해 이용 가능하고, 측정 프로브를 파괴하지 않고 교체할 수 있게 한다. 본 발명의 실시예는 사용자로 하여금, 외부 공구(예를 들어 스크루드라이버) 또는 그 밖의 조립 보조 몸체(예를 들어 고정 클립 또는 레버) 또는 작은 고정 수단(예를 들어 스크루)가 사용될 필요 없이 측정 프로브를 교체할 수 있는 것을 가능하게 한다. 이는 측정 프로브의 조립 및 교체와 관련해서 사용자 편의성을 높인다. 직관적으로 취급 가능한 삽입 수단, 가역적으로 작용하는 고정 메카니즘 및 고정 메카니즘을 힘에 기반해서 제어하기 위한 바람직하게 무접촉으로 작용하는 마스터 하중 수단의 협력에 의해 고정 장치의 바람직하지 않은 기계적 파괴가 저지될 수 있고, 측정 프로브의 위치 설정 오류가 제거될 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시예는, 고정력의 활성화 및/또는 비활성화를 위해 삽입 수단에 대해 별도로 제공된 고정 메카니즘의 마스터 하중 수단에 의해 높은 마스터 하중이 가해지고, 상기 힘의 작용 하에 측정 프로브는 선택적으로 고정 메카니즘에 의해 고정되거나 그것으로부터 분리될 수 있다. 마스터 하중 수단에 의해 생성된 마스터 하중은 이 경우 고정 메카니즘의 고정력과 중첩될 수 있고(특히 상기 고정력을 약화시키도록 또는 제거하도록 중첩되고), 따라서 결과되는 고정력이 측정 프로브에 더 이상 작용하지 않고 이로써 측정 프로브는 분리된다. According to a preferred embodiment of the present invention there is provided a rigid fixation device for a measurement probe of a scanning probe microscope, said fixation device being simultaneously available for a variety of measurement probe types or measurement methods in a scanning probe microscope, Without replacing it. Embodiments of the present invention allow a user to position a measurement probe (not shown) without the need for an external tool (e.g., a screwdriver) or other assembly assistance body (e.g., a retaining clip or lever) To be replaced. This improves the user's convenience in assembling and replacing the measuring probe. Undesirable mechanical destruction of the fastening device can be prevented by virtue of the intuitively handling insert means, the reversibly acting fastening mechanism and the cooperation of the master loading means acting preferably in a contactless manner for controlling the fastening mechanism based on the force And the positioning error of the measuring probe can be eliminated. To this end, an embodiment of the present invention is characterized in that a high master load is applied by a master loading means of a securing mechanism provided separately for the inserting means for activating and / or deactivating the clamping force, and under the action of said force, And can be fixed or separated from it by a mechanism. The master load created by the master load means can in this case overlap (in particular overlapping or reducing) the clamping force of the clamping mechanism and thus the resulting clamping force no longer acts on the measuring probe, The measuring probe is detached.

또한 고정 장치, 주사 탐침 현미경 및 방법의 추가의 바람직한 실시예들이 설명된다. Further preferred embodiments of fixtures, scanning probe microscopes and methods are described.

형성에 따라 마스터 하중 수단은 나머지 장비(즉 나머지 주사 탐침 현미경)과 무관할 수 있고 또는 상기 장비 내에 통합될 수 있다. 고정 메카니즘은 그와 달리 일반적으로, 그러나 필수적인 것은 아니지만, 상기 장비의 부분을 형성한다. Depending on the formation, the master loading means may be independent of the rest of the equipment (i. E. The remainder of the scanning probe microscope) or may be incorporated into the equipment. The securing mechanism, in turn, generally, but not necessarily, forms part of the equipment.

본 발명의 실시예에 따라 마스터 하중 수단은, 조절 가능한 마스터 하중을 가함으로써 분리 및/또는 고정을 제어하도록, 특히 분리를 선택적으로 활성화하도록 (예를 들어 자기 마스터 하중의 생성을 위한 전자석을 활성화하는 전류원의 스위치 온에 의해 또는 고정 장치에 영구 자석의 공간적인 접근에 의해) 또는 비활성화하도록 (예를 들어 전류원의 스위치 오프에 의해 또는 고정 수단으로부터 영구 자석의 공간적인 분리 이동에 의해) 형성될 수 있다. 이로 인해 각각 작용하는 마스터 하중의 정밀 조정이 가능하다. 측정 프로브에 과도하거나 너무 약하게 작용하는 힘을 가하는 것은 이러한 자동적인 제어에 의해 저지될 수 있다. 이로써 민감한 측정 프로브가 손상으로부터 보호될 수 있다. In accordance with an embodiment of the present invention, the master loading means may be arranged to selectively control the separation and / or fixation by applying an adjustable master load, in particular by activating the electromagnet for generating a magnetic master load (For example by switching off the current source or by spatially separating and moving the permanent magnet from the fixing means) by means of the switching of the current source or by a spatial approach of the permanent magnet to the fixing device . This makes it possible to precisely adjust the master loads acting on them. Applying an excessive or too weak force to the measuring probe can be prevented by this automatic control. This allows the sensitive measuring probe to be protected from damage.

본 발명의 실시예에 따라 고정 메카니즘은 마스터 하중의 비활성화 시 고정을 활성화하고 마스터 하중의 활성화 시 삽입 수단 내로 측정 프로브를 삽입하기 위해 또는 삽입 수단으로부터 측정 프로브를 제거하기 위해 고정을 비활성화하도록 형성될 수 있다. 이 경우 외부 마스터 하중은 선택적으로 완전히 비활성화될 수도 있고, 그동안 고정은 유지될 수 있다. 이때 외부 마스터 하중의 능동적인 스위칭에 의해 측정 프로브의 분리가 실행될 수 있다. 이러한 제어 로직에 의해 (예를 들어 정전 시) 측정 프로브의 바람직하지 않은 또는 의도치 않은 분리가 방지될 수 있는데, 그 이유는 그러한 경우에야 능동적 제어 조치가 분리를 유발하기 때문이다. 대안으로서 스위칭 로직이 제안될 수 있고, 이로써 마스터 하중의 비활성화 시 측정 프로브는 분리되고, 마스터 하중의 활성화 시 측정 프로브는 고정 장치에 고정된다. According to an embodiment of the present invention, the securing mechanism may be configured to deactivate the fixture to deactivate the master load and to insert the measurement probe into the insertion means or to remove the measurement probe from the insertion means upon activation of the master load have. In this case, the external master load may optionally be completely deactivated, while the fixation may be maintained. At this time, the separation of the measurement probe can be performed by the active switching of the external master load. This control logic can prevent undesired or unintentional separation of the measurement probe (e.g., during a power failure), since the active control action causes separation only in such a case. Alternatively, the switching logic may be proposed, whereby the measuring probe is disconnected when the master load is deactivated, and the measuring probe is fixed to the holding device upon activation of the master load.

본 발명의 실시예에 따라, 마스터 하중을 가하기 위한 마스터 하중 수단은 (특히 이동 가능한 마스터 하중 영구 자석에 의해 또는 전기적으로 활성화될 수 있는 마스터 하중 전자석에 의해 제공 가능한) 자기 마스터 하중을 생성하기 위한 자기 마스터 하중 수단, 유압식 마스터 하중을 생성하기 위한 유압식 마스터 하중 수단, 압축 공기식 마스터 하중을 생성하기 위한 압축 공기식 마스터 하중 수단, 전기 마스터 하중을 생성하기 위한 전기 마스터 하중 수단, 열 마스터 하중을 생성하기 위한 열 마스터 하중 수단 및 기계적 마스터 하중을 생성하기 위한 기계적 마스터 하중 수단으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 이러한 모든 힘 생성 메카니즘은 제어 기술적으로 실행될 수 있으므로, 과도한 또는 너무 작은 고정력의 작용은 바람직하게 불가능해질 수 있다. 다시 말해서, 삽입 수단으로부터 기능적으로 분리된 이러한 힘 생성 메카니즘에 의해 목표에 적합한 힘의 양이 소모될 수 있고, 민감한 측정 프로브의 오조작이 저지될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the master loading means for applying a master load is a magnetic load applying device (not shown) for generating a magnetic master load (which can be provided by a master load electromagnet, A master master load means, a hydraulic master load means for generating a hydraulic master load, a compressed pneumatic master load means for generating a pneumatic master load, an electric master load means for generating an electric master load, And a mechanical master loading means for creating a mechanical master load. Since all of these force generating mechanisms can be controlled technically, the action of an excessive or too small clamping force can be undesirably impossible. In other words, by this force generating mechanism functionally separated from the inserting means, the amount of force suitable for the target can be consumed and erroneous operation of the sensitive measuring probe can be prevented.

본 발명의 실시예에 따라 삽입 수단은 만곡된, 특히 구상으로 만곡된 지지력 보강 부재(예를 들어 힘 전달 볼)를 포함할 수 있고, 상기 부재는 측정 프로브가 삽입 수단 내로 삽입된 상태에서 만곡된, 특히 구상으로 만곡된 영역에 의해 측정 프로브에 직접, 특히 상부면에 작용한다. 이는 측정 프로브에 지지력 보강 부재에 의한 힘 작용이 실질적으로 점형태로 이루어질 수 있고, 이로써 고정 메카니즘에 의해 가해진 고정력이 위치 정확하게 및 공간적으로 매우 집중된 또는 포커싱된 작용에 의해 측정 프로브에 영향을 미칠 수 있는 장점을 제공한다. 다른 장점은, 이로써 하부면에서(측정 팁도 포함하는 측면) 측정 프로브의 간단한 전기적 접촉이 가능해지는 것이다. 이는 측정 프로브의 확실한 고정을 보장한다. According to an embodiment of the present invention, the insertion means can comprise a curved, in particular spherically curved, support force reinforcing member (for example a force transmission ball), said member having a curved , Especially on the upper surface, directly to the measuring probe by the spherically curved region. This means that the force acting by the support force reinforcing member on the measuring probe can be made substantially point-like, whereby the clamping force exerted by the clamping mechanism can affect the measuring probe by the positionally and spatially highly concentrated or focused action Provides advantages. Another advantage is that this allows simple electrical contact of the measuring probe on the lower surface (side including the measuring tip). This ensures reliable fixing of the measuring probe.

본 발명의 실시예에 따라 고정 메카니즘은 적어도 2개의 자기 부재를 포함할 수 있고, 삽입 수단 내에 삽입된 측정 프로브를 삽입 수단 내에서 클램핑 고정하는 상기 자기 부재의 자기 상호 작용력이 형성된다. 이러한 실시예는 예를 들어 도 2에 도시된다. (예를 들어 하우징 또는 고정 몸체의 리세스 내의) 2개의 자기 부재들 중 하나의 부재는 고정되고, (예를 들어 하우징 또는 고정 몸체의 리세스 내의) 2개의 자기 부재들 중 다른 하나의 부재는 자유롭게 이동할 수 있는 경우에, 2개의 자기 부재들의 자기 상호 작용에 의해 힘이 생성될 수 있고, 상기 힘은 삽입 수단 내로 삽입된 측정 프로브에 고정 작용을 한다. 측정 프로브를 삽입 수단으로부터 제거할 수 있기 위해, 해당 마스터 하중 수단으로서 다른 자기장 생성 장치(예를 들어 이동 가능한 영구자석 또는 전자석)가 사용될 수 있고, 상기 장치는 측정 프로브에 직접 또는 간접적으로 작용하는 자기 부재들 중 하나의 자기 부재를 측정 프로브의 릴리스 하에 뒤로 당기는 더 우세한 자기력에 이미 작용하고 있는 자기력을 중첩시킨다. According to an embodiment of the present invention, the securing mechanism may comprise at least two magnetic elements, and the magnetic interaction force of the magnetic element clamping and fixing the measuring probe inserted in the inserting means in the inserting means is formed. Such an embodiment is shown, for example, in Fig. One member of the two magnetic members (e.g., in the housing or recess of the fixed body) is fixed and the other member of the two magnetic members (e.g., in the recess of the housing or fixed body) When it is free to move, a force can be generated by the magnetic interaction of the two magnetic members, and the force acts to fix the measuring probe inserted into the inserting means. In order to be able to remove the measuring probe from the inserting means, another magnetic field generating device (for example a movable permanent magnet or an electromagnet) may be used as the corresponding master loading means, Thereby superimposing the magnetic force already acting on the more dominant magnetic force pulling one of the members backward under the release of the measurement probe.

본 발명의 실시예에 따라 2개의 자기 부재들은, 그들의 자기 상호 작용력에 의해 밀어내도록 그리고 측정 프로브가 삽입 수단 내에서 클램핑 고정되도록 삽입 수단 내에 삽입된 측정 프로브에 작용하도록 형성될 수 있다. 다시 말해서 2개의 자기 부재 사이의 반발력은 측정 프로브에 작용하는 클램핑력으로 전환될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the two magnetic members may be configured to act on a measuring probe inserted in the inserting means such that they are pushed by their self-interacting forces and the measuring probe is clamped within the inserting means. In other words, the repulsive force between the two magnetic members can be converted into the clamping force acting on the measuring probe.

본 발명의 실시예에 따라 2개의 자기 부재들은 고정 장치의 서로 대향되는 2개의 고정 몸체 중 동일한 고정 몸체 내에 및/또는 상에 배치될 수 있고, 삽입 수단 내에 삽입된 상태에서 측정 프로브는 상기 측정 몸체 사이에 배치된다. 이러한 실시예는 예를 들어 도 2에 도시된다. 또한 특히 2개의 자기 부재들은 삽입 수단의 상부에 배치될 수 있다. 측정 프로브의 전기 신호를 검출하거나 측정 프로브 팁의 전기 전위를 사전 설정하기 위해, 삽입 수단의 하부는 필요에 따라 전기 전도성 물질로 형성될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the two magnetic members may be disposed in and / or on the same fixed body among the two fixed bodies opposed to each other of the fixing apparatus, and the measuring probe, when inserted into the insertion means, Respectively. Such an embodiment is shown, for example, in Fig. Also, in particular two magnetic members may be arranged on top of the inserting means. In order to detect the electrical signal of the measuring probe or to preset the electrical potential of the measuring probe tip, the lower part of the inserting means may be formed of an electrically conductive material as required.

본 발명의 실시예에 따라 각각의 2개의 자기 부재들은 고정 장치의 서로 대향되는 고정 몸체의 다른 하나의 고정 몸체 내에 및/또는 상에 배치될 수 있고, 삽입 수단 내에 삽입된 상태에서 측정 프로브는 상기 고정 몸체 사이에 배치된다. 상응하는 실시예들은 도 3에 또는 도 6에 도시된다. 이 경우 2개의 자기 부재들은 둘 다 이동 가능할 수 있고, 또는 하나는 위치 고정되고 다른 하나는 이동 가능할 수 있다. 자기 부재들 중 삽입 수단의 하부에 또는 하부로서 형성된 자기 부재들 중 하나의 자기 부재는 바람직하게 위치 고정된다. 상기 자기 부재는, 측정 프로브의 전기 신호도 검출할 수 있기 위해, 전기 전도성 자석(특히 영구자석과 조합된 전기 전도성 강자성 부재로서)으로 형성될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, each of the two magnetic members may be disposed in and / or on another fixed body of the fixed body of the fixed device facing each other, And is disposed between the fixed bodies. Corresponding embodiments are shown in FIG. 3 or FIG. In this case, the two magnetic members may both be movable, or one may be stationary and the other movable. Among the magnetic members, one of the magnetic members formed as a lower portion or a lower portion of the inserting means is preferably fixed in position. The magnetic member may also be formed of an electrically conductive magnet (in particular as an electrically conductive ferromagnetic member combined with a permanent magnet) so as to be able to detect the electrical signal of the measurement probe.

또한, 상기 실시예와 관련해서 삽입 수단 내에서 측정 프로브의 클램핑 고정은 회전 레버 메카니즘에 의해 실행할 수 있다. 해당하는 실시예는 도 6에 도시된다. 삽입 수단의 측정 팁으로터 떨어져 있는 단부 영역 내의 2개의 자기 부재들은 서로 자기적으로 밀어내도록 형성될 수 있고, 이로써 회전 레버에 의한 힘 전달 후에 삽입 수단의 측정 팁에 가까운 단부 영역에서 측정 프로브의 2개의 대향 배치된 메인 표면들을 그것들의 결합에 의해 클램핑 고정할 수 있다. Further, in connection with the above embodiment, the clamping of the measuring probe in the insertion means can be carried out by means of a rotary lever mechanism. The corresponding embodiment is shown in Fig. The two magnetic members in the end region remote from the measurement tip of the insertion means can be configured to magnetically push each other so that after the force transmission by the rotation lever, The opposed main surfaces can be clamped and fixed by their engagement.

본 발명의 실시예에 따라 2개의 자기 부재들은, 그들의 자기 상호 작용력으로 인해 끌어당기도록 그리고 측정 프로브가 삽입 수단 내에서 클램핑 고정되도록 삽입 수단 내에 삽입된 측정 프로브에 작용하도록 형성될 수 있다. 이때 삽입 수단으로부터 측정 프로브의 분리는, 2개의 자기 부재들의 자기적 인력이 밀어내는 마스터 하중, 특히 밀어내는 자기 마스터 하중과 중첩하는 것을 필요로 한다. In accordance with an embodiment of the present invention, the two magnetic members may be configured to act on a measuring probe inserted in the inserting means so as to draw due to their magnetic interaction force and to clamp the measuring probe in the inserting means. At this time, the separation of the measuring probe from the inserting means requires that the magnetic attraction of the two magnetic members superimpose the master load, especially the pushing magnetic master load.

본 발명의 실시예에 따라 각각의 2개의 자기 부재들은 고정 장치의 서로 대향되는 고정 몸체들 중 하나의 다른 고정 몸체 내에 및/또는 상에 배치될 수 있고, 삽입 수단 내에 삽입된 상태에서 측정 프로브는 상이한 고정 몸체 사이에 배치된다. 이로 인해 상이한 고정 몸체 사이에 자기 부재들을 수용하기 위한 필요 공간이 균일하게 분배될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, each of the two magnetic members may be disposed in and / or on one of the other fixed bodies of the opposing fixed bodies of the fixation device, And are disposed between different fixed bodies. As a result, the necessary space for accommodating magnetic members between different fixed bodies can be uniformly distributed.

본 발명의 실시예에 따라 자기 부재들 중 하나의 자기 부재는 이동 가능하게, 그리고 다른 자기 부재는 이동 불가능하게 고정 장치 내에 및/또는 상에 지지될 수 있다. 이동 가능한 부분들의 개수의 감소는 바람직하게 고정 장치의 제조를 위한 기계적 복잡성도 감소시킨다. According to embodiments of the present invention, one magnetic member of the magnetic members may be movably supported, and the other magnetic member may be movably supported within and / or on the fixation device. The reduction in the number of movable parts preferably also reduces the mechanical complexity for the manufacture of the fastening device.

본 발명의 실시예에 따라 자기 부재들 중 하나의 자기 부재는 에어갭을 가진 자기 회로의 부분일 수 있고, 다른 자기 부재는 에어갭 내에 이동 가능하게 배치될 수 있고, 자력의 작용 하에 상기 에어갭으로부터 빼내질 수 있다. 해당하는 실시예는 도 7에 도시된다. 이러한 시스템은 이 경우 측정 프로브를 고정하는 상태로 예비 응력을 받는다. 이러한 시스템은, 고정력을 과잉 보상하는 추가 자기력이 외부 자기 마스터 하중 수단에 의해 가해짐으로써 측정 프로브를 릴리스할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, one magnetic member of the magnetic members may be part of a magnetic circuit having an air gap, another magnetic member may be movably disposed in the air gap, and under the action of a magnetic force, As shown in FIG. The corresponding embodiment is shown in Fig. Such a system is pre-stressed in this case with the measuring probe held in place. Such a system can release the measurement probe by applying an additional magnetic force to overcompensate the fixation force by the external magnetic master load means.

본 발명의 실시예에 따라 고정 메카니즘은 마스터 하중 수단에 의해 생성된 마스터 하중 없이 만곡되는 부재를 포함할 수 있고, 상기 부재는 마스터 하중의 작용 시 적어도 부분적으로 펴질 수 있도록 그리고 이로 인해 측정 프로브의 클램핑 고정의 형성 하에 삽입 수단 내의 측정 프로브의 수용 공동부까지 연장될 수 있도록 형성될 수 있다. 분명히 이러한 만곡되는 부재는 판스프링으로서 작용할 수 있고, 상기 스프링은 마스터 하중의 활성화 시에야 휘어져서 삽입 수단의 수용 챔버 내로 연장되고 이로써 측정 프로브는 클램핑 고정된다. 만곡되는 부재는 이러한 마스터 하중의 비활성화 시 만곡된 상태로 다시 전환되고, 이로써 측정 프로브의 클램핑 고정을 분리한다. According to an embodiment of the present invention, the locking mechanism may comprise a member which is curved without a master load created by the master loading means, said member being adapted to be at least partly flattened in the action of the master load, To the receiving cavity of the measuring probe in the inserting means under the formation of a fixture. Obviously, this curved member can act as a leaf spring, which, when activated, extends into the receiving chamber of the insertion means, thereby clamping the measuring probe. The curved member is switched back to the curved state upon deactivation of this master load, thereby separating the clamping fixation of the measuring probe.

본 발명의 실시예에 따라 만곡되는 부재는 자기 물질을 포함할 수 있고, 상기 물질은 마스터 하중 수단에 의해 생성된 자기 마스터 하중의 작용 시 적어도 부분적으로 펴진다. 이러한 실시예는 도 7에 도시된다. 예를 들어 만곡되는 부재는 영구 자성 및/또는 강자성 물질로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the member to be curved may comprise a magnetic material, which material at least partially expands upon the action of the magnetic master load produced by the master loading means. This embodiment is shown in Fig. For example, the member to be curved may be made of permanent magnetism and / or ferromagnetic material.

본 발명의 실시예에 따라 만곡되는 부재는 형상 기억 물질(예를 들어 니티놀)을 포함할 수 있고, 상기 물질은 마스터 하중 수단에 의해 생성된 열 마스터 하중의 작용 시 적어도 부분적으로 펴진다. 이러한 실시예는 도 8에 도시된다. 예를 들어 해당 마스터 하중 수단은 열원으로서 형성될 수 있고, 상기 열원은 필요에 따라 활성화될 수 있고, 이로 인해 만곡되는 부재의 온도는 임계 온도 이상으로 증가할 수 있고, 상기 임계 온도부터 만곡되는 부재는 다른 형상 기억 메모리 만곡 상태로 전환되고, 상기 상태에서 상기 부재는 삽입 수단의 수용 공동부 내로 돌출하고 이로써 측정 프로브는 클램핑 고정된다. 열의 스위치 오프 또는 활성화된 냉각은 이 경우 부재를 만곡된 상태로 재전환할 수 있고, 측정 프로브를 분리할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the curved member may comprise a shape memory material (e.g., Nitinol) and the material at least partially expands upon the action of the thermal master load produced by the master load means. This embodiment is shown in Fig. For example, the corresponding master loading means may be formed as a heat source, the heat source may be activated as needed, whereby the temperature of the curved member may increase above a critical temperature, Is switched to another shape memory memory bending state, and in this state the member projects into the receiving cavity of the insertion means, whereby the measurement probe is clamped and fixed. Switching off the column or activating the cooling can in this case switch the member back to the curved state and disconnect the measuring probe.

본 발명의 실시예에 따라 고정 메카니즘은 자기 부재와 자기 부재를 삽입 수단 내의 측정 프로브의 수용 공동부 내로 예비 응력을 가하는 비자성 예비 응력 부재를 포함할 수 있고, 이 경우 자기 부재는 자기 마스터 하중에 의해 수용 공동부로부터 빼내질 수 있다. 해당하는 실시예는 도 10 및 도 11에 도시된다. 자기 부재는 분리된 측정 프로브와 자기 마스터 하중 수단에 의해 결합 해제될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the securing mechanism may comprise a magnetic member and a nonmagnetic pre-stressing member which pre-stresses the magnetic member into the receiving cavity of the measuring probe in the inserting means, So that it can be removed from the receiving cavity. The corresponding embodiment is shown in Figs. 10 and 11. Fig. The magnetic member can be disengaged by the separate measuring probe and the magnetic master loading means.

본 발명의 실시예에 따라 비자성 예비 응력 부재는, 기계적 스프링(예를 들어 헬리컬 스프링, 도 10 참조), 유압식 예비 응력 부재 및 압축 공기식 예비 응력 부재(도 11 참조))로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. The non-magnetic pre-stressed member according to an embodiment of the present invention may be selected from the group consisting of a mechanical spring (e.g., a helical spring, see Fig. 10), a hydraulic pre-stressed member and a compressed air pre- stressed member .

본 발명의 실시예에 따라 주사 탐침 현미경은 원자력 현미경으로서 형성될 수 있다. 원자간력 현미경 또는 원자력 현미경(AFM)이라고도 하는 원자력 현미경은 특수한 주사 탐침 현미경이다. 상기 현미경은 계면 화학에서 공구로서 이용되고, 표면의 기계적 스캐닝 및 나노 크기의 원자력 측정을 위해 작동한다. In accordance with an embodiment of the present invention, a scanning probe microscope may be formed as an atomic force microscope. An atomic force microscope, also called an atomic force microscope or atomic force microscope (AFM), is a special scanning probe microscope. The microscope is used as a tool in interfacial chemistry and operates for mechanical scanning of the surface and for nano-sized nuclear measurements.

본 발명의 실시예에 따라 측정 프로브는 고정 장치를 이용해서 고정하기 위한 시편과 표면을 스캐닝하기 위한 (예를 들어 탄소 나노관으로서 형성될 수 있다) 측정 팁을 포함할 수 있거나 그것으로 이루어질 수 있다. In accordance with an embodiment of the present invention, the measurement probe may comprise or consist of a specimen for fixation using a fixation device and a measurement tip (for example, may be formed as a carbon nanotube) for scanning the surface .

본 발명의 실시예에 따라 측정 팁을 향한 시편의 표면은 전기 전도성일 수 있고, 고정 장치에 고정된 상태에서 시편의 전기적 특성에 대한 직설적인 정보의 검출을 위한 주사 탐침 현미경의 전기 측정 장치에 전기 전도적으로 연결될 수 있다. 특히, 시편은 전기 기능들이 집적될 수 있는 프린트 회로기판(예를 들어 PCB)도 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the surface of the specimen with respect to the measuring tip may be electrically conductive, and may be electrically connected to an electrical measuring device of a scanning probe microscope for detection of direct information on the electrical characteristics of the specimen, It can be connected by conduction. In particular, the specimen may also include a printed circuit board (e.g., PCB) on which electrical functions may be integrated.

본 발명의 실시예에 따라, 고정 장치에 측정 프로브만을 고정하는 것이 가능하다. 측정 프로브의 수용을 위한 측정의 재현 가능성을 저하시키는 보조 몸체의 사용은 제외될 수 있다. 즉, 실시예에 따라 단순한 측정 프로브는 보조 몸체에 설치되지 않고 삽입 수단 내로 삽입될 수 있고, 고정 메카니즘에 의해 고정될 수 있다. 이로써 하나의 부분으로 이루어진 측정 프로브가 직접 삽입 수단 내에 삽입될 수 있다. 이로 인해 사용자는 보조 몸체와 측정 프로브로 이루어진 어셈블리가 고정 장치에 설치되기 전에, 보조 몸체(예를 들어 클램프 또는 그와 같은 것)에 설치를 위한 소형 측정 프로브의 취급의 복잡하고 오류에 민감한 취급을 피할 수 있다. 또한, 주사 탐침 현미경을 이용한 측정의 정확성을 위해, 보조 몸체 없이 측정 프로브를 고정 장치에 고정하는 것이 바람직하며, 그 이유는 보조 몸체는 측정의 재현 가능성에 부정적인 영향을 미치는 방해 물체이기 때문이다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to fix only the measurement probe to the fixation device. The use of an auxiliary body which reduces the reproducibility of the measurements for acceptance of the measuring probe may be excluded. That is, according to the embodiment, the simple measuring probe can be inserted into the insertion means without being installed in the auxiliary body, and can be fixed by the fixing mechanism. Whereby a measurement probe consisting of one part can be inserted directly into the insertion means. This allows the user to perform complex and error-sensitive handling of the handling of small measuring probes for installation on an auxiliary body (such as a clamp or the like) before the assembly consisting of the auxiliary body and the measuring probe is installed in the fixture Can be avoided. Also, for accuracy of measurement using a scanning probe microscope, it is desirable to secure the measurement probe to the fixture without the auxiliary body, since the auxiliary body is an obstructing object that negatively affects the reproducibility of the measurement.

계속해서 본 발명의 바람직한 실시예들은 하기 도면을 참고로 상세히 설명된다.Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the following drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주사 탐침 현미경을 도시한 도면.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상이한 고정 장치들을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정 장치 내로 추가 부품을 이용하지 않고 직접 삽입될 수 있는 주사 탐침 현미경을 위한 측정 프로브를 도시한 도면.1 is a view of a scanning probe microscope according to a preferred embodiment of the present invention.
Figures 2-11 illustrate different fastening devices in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
Figure 12 shows a measurement probe for a scanning probe microscope that can be inserted directly without using additional components into a fixture according to a preferred embodiment of the present invention.

상이한 도면에서 동일하거나 유사한 부품들은 동일한 도면부호를 갖는다. The same or similar parts in different drawings have the same reference numerals.

본 발명의 바람직한 실시예들을 도면과 관련해서 설명하기 전에, 본 발명의 몇 가지 보편적 양상과 기초가 되는 기술들이 설명된다:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Before describing preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings, several common aspects and underlying techniques of the present invention are described:

샘플 표면의 다양한 특성을 검사할 수 있기 위해, 바람직하게 원자력 현미경(AFM)의 해상도가 공개된다. AFM 장비의 해상도는 최종적으로 측정 프로브에 있는 나노 크기의 측정 팁의 곡률 반경에 의해 결정되고, 상기 곡률 반경은 1/10 나노 미터의 규모이다. 측정 방법 또는 측정 시간에 따라 팁은 기계적으로 심하게 하중을 받는다. 따라서 측정 프로브는 정기적으로 교체된다. 이러한 이유로 AFM 내의 측정 프로브들은 소비재로 간주될 수 있다. 따라서 장비 내 측정 프로브의 교체는 사용자를 위해 가급적 간단하게 가능해야 하고, 이는 측정 프로브의 작은 크기 및 매우 민감한 측정 프로브 팁으로 인해 문제가 되고, 측정 프로브의 파괴를 야기할 수 있다. In order to be able to examine various characteristics of the sample surface, the resolution of atomic force microscope (AFM) is preferably disclosed. The resolution of the AFM instrument is ultimately determined by the radius of curvature of the nano-sized measuring tip in the measuring probe, and the radius of curvature is on the order of 1/10 nanometer. Depending on the measuring method or measuring time, the tip is mechanically severely loaded. Therefore, the measuring probe is replaced regularly. For this reason, the measurement probes in the AFM can be regarded as consumables. Therefore, the replacement of the measuring probe in the instrument should be as simple as possible for the user, which can be a problem due to the small size of the measuring probe and a very sensitive measuring probe tip, which can lead to the destruction of the measuring probe.

캔틸레버는 주로 반자성 물질을 포함하기 때문에, 상기 캔틸레버를 자석에 의해 직접 측정 장치 내에 고정하는 것은 불가능하다. 종래 방식으로 캔틸레버는 예를 들어 강자성 캔틸레버 칩에 접착된다. Since the cantilever mainly contains a semi-magnetic substance, it is impossible to fix the cantilever directly in the measuring apparatus by the magnet. Conventionally, the cantilevers are bonded to, for example, a ferromagnetic cantilever chip.

원자력 현미경에서 다른 주요 파라미터는 장비 내 측정 인자의 스캐닝 성능이고, 상기 스캐닝 성능은 그러나 그것의 공명 주파수에 의해 제한된다. 주파수는 z-인자에서 질량이 증가할수록 감소한다. 측정 장치 구조에 따라, 측정할 샘플 및/또는 측정 프로브를 이동시키는 것이 가능하다. 또한, 측정 프로브의 이동은 프로브 질량의 이동뿐만이 아니라, 이러한 범위에서 프로브 고정부 및 다른 장비 부품들의 이동을 의미한다. 이러한 이유로 측정 프로브 고정부의 질량 감소가 바람직하다. 2개의 모순되는 요구 조건은(작은 질량과 높은 견고성) 주사 탐침 현미경의 측정 거동과 측정 프로브 고정부의 내구성 사이의 타협을 강요한다. 또한, 종래 방식의 고정 메카니즘의 견고성과 지지력은, 바람직하게 캔틸레버 팁 아래로 측정 프로브 고정부의 부분이 돌출해서는 안 된다는 사실에 의해서도 제한된다. Another major parameter in atomic force microscopy is the scanning performance of the measured parameters in the instrument, which is limited by its resonant frequency. The frequency decreases with increasing mass in the z-factor. Depending on the structure of the measuring device it is possible to move the sample to be measured and / or the measuring probe. In addition, the movement of the measurement probe refers not only to movement of the probe mass, but also movement of the probe fixation part and other equipment parts in this range. For this reason, it is desirable to reduce the mass of the measurement probe fixture. Two inconsistent requirements (small mass and high rigidity) force compromise between the measurement behavior of the scanning probe microscope and the durability of the measurement probe fixture. Also, the robustness and bearing capacity of the conventional locking mechanism is also limited by the fact that the portion of the measurement probe fixture should not protrude below the cantilever tip.

SPM/AFM으로 측정할 샘플의 전기적 특성을 검출하기 위해 측정 프로브는 전기 전도성 물질을 포함해야 하거나 전기 전도 층으로 코팅되어야 한다. 또한, 주사 탐침 현미경과 측정 프로브 사이에 전기 접촉이 제공될 수 있어야 한다. 측정 프로브의 제조 방법의 제한으로 인해 일반적으로, 측정 프로브는 반도전성 또는 비도전성 물질들, 예컨대 실리콘 또는 실리콘 질화물로 제조되고, 하부면(캔틸레버 팁이 위치한 측면)에 금속 코팅이 제공될 수 있다. 이로써 바람직하게, 측정 프로브는 주사 탐침 현미경 내에 장착된 상태에서 하부면에서 접촉할 수 있다. 각각의 개별 측정 프로브의 변형 또는 오염, 예를 들어 와이어와 측정 프로브의 하부면의 시간이 많이 걸리는 접착은 방지되어야 하기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예들은 측정 프로브 고정의 개선을 제시한다. 또한, 혹독한 주변 조건에서(예를 들어 변화하는 온도 및/또는 높은 습도의 작용 하에서) 측정 시 접착제의 분리는 배제될 수 없고, 이는 접착된 캔틸레버에 의해 종래의 측정에 적어도 매우 문제를 일으킨다. 주사 탐침 현미경 내 고정 메카니즘이 선회부(고정 조인트를 포함하는)를 포함하는 경우에, 상기 고정 메카니즘은 예를 들어 와이어 또는 도전성 힌지에 연결되어야 한다. 와이어가 하루에 수 회 선회 운동에 의해 부하를 받는 경우에 특히 문제가 발생한다. 이는 시스템의 내구성에 부정적으로 작용한다. 전기 전도성 힌지를 이용한 해결 방법은 시스템에 추가 복잡성을 야기하고, 주사 탐침 현미경의 나머지 부분으로부터 캔틸레버의 적절한 절연 및 접촉이 어려워진다. In order to detect the electrical properties of the sample to be measured with SPM / AFM, the measuring probe must contain an electrically conductive material or be coated with an electrically conductive layer. In addition, electrical contact must be provided between the scanning probe microscope and the measurement probe. Due to the limitations of the manufacturing method of the measurement probe, the measurement probe may be made of semiconducting or non-conductive materials such as silicon or silicon nitride, and a metal coating may be provided on the bottom surface (the side on which the cantilever tip is located). Thus, preferably, the measurement probe can be in contact with the lower surface while mounted within the scanning probe microscope. The preferred embodiments of the present invention suggest improvements to the measurement probe fixation because deformation or contamination of each individual measurement probe, e.g., time-consuming adhesion of the wire and the lower surface of the measurement probe, must be prevented. Also, separation of the adhesive in the measurement under severe ambient conditions (e.g. under the action of changing temperature and / or high humidity) can not be ruled out, which is at least very problematic for conventional measurements by the bonded cantilevers. In the case where the fixation mechanism in the scanning probe microscope comprises a swivel (including a fixation joint), the fixation mechanism must be connected to a wire or a conductive hinge, for example. Particular problems arise when the wire is subjected to a plurality of turns per day. This negatively affects the durability of the system. The solution using the electrically conductive hinges adds additional complexity to the system and makes it difficult to properly insulate and contact the cantilever from the rest of the scanning probe microscope.

모든 종래 방식의 해결 방법은 다양한 단점들 또는 결점들을 갖는다. 상기 클램핑 유닛은, 무시할 정도의 질량을 갖고 측정 프로브 아래의 작은 공간과 문제없이 호환 가능하기 위해, 항상 매우 얇고 작아야 한다. 클램핑 유닛의 작은 클램핑 두께와 낮은 강성은 최대 클램핑력도 제한한다. 측정 프로브에서 너무 큰 힘은 클램프를 변형시킬 수 있다. 따라서 클램핑 길이도, 측정 프로브에 가급적 가깝게 회전점을 제공하기 위해, 가급적 작게 유지되어야 한다. All prior art solutions have various drawbacks or drawbacks. The clamping unit must always be very thin and small in order to have a negligible mass and be compatible without problems with the small space under the measuring probe. The small clamping thickness and low stiffness of the clamping unit also limit the maximum clamping force. Too much force on the measuring probe can deform the clamp. Therefore, the clamping length should also be kept as small as possible to provide a turning point as close as possible to the measuring probe.

주사 탐침 현미경으로 샘플의 전기적 특성(특히 전기 전도성, 저항, 압전 특성, 표면 전위)의 측정 시 일반적으로, 측정 프로브의 전기 전위를 제어하는 것이 바람직하다. 이러한 이유로 주사 탐침 현미경과 측정 프로브의 하부면 사이의 영구적인 중단되지 않는 전기 접속이 이루어져야 한다. 조인트 콘택 또는 와이어 연결을 포함하는 상기 해결 방법은 그것의 축소 구현에 따라 오류 발생이 잦은데, 그 이유는 이들은 측정 과정 동안 전기 콘택을 매우 쉽게 소실하기 때문이다. It is generally desirable to control the electrical potential of the measurement probe when measuring the electrical properties of the sample (especially electrical conductivity, resistance, piezoelectric properties, surface potential) with a scanning probe microscope. For this reason a permanent uninterrupted electrical connection between the scanning probe microscope and the lower surface of the measurement probe must be made. This solution, including joint contacts or wire connections, is frequently error-prone due to its reduced implementation, because they very easily lose electrical contact during the measurement process.

하부면에 소형 프린트 회로(PCB, 프린트 회로기판)를 포함하는 측정 프로브는 캐리어 내에 직접 삽입될 수 있고, 상부면에 의해 고정될 수 있다. 주사 탐침 현미경 내부에 위치한 캐리어는 다른 실시예에서 프린트 회로에 대한 대응 부품일 수 있다. 이로 인해 간단한 전류 측정 및 예를 들어 지형 측정이 구현될 수 있다. A measurement probe including a small printed circuit (PCB, printed circuit board) on the bottom surface can be inserted directly into the carrier and can be fixed by the top surface. The carrier located within the scanning probe microscope may be a counterpart to a printed circuit in another embodiment. This allows simple current measurements and terrain measurements to be implemented, for example.

바람직하게 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 캔틸레버(예를 들어 측정 프로브)의 고정이 상부면에 의해 이루어지는 경우에, 공간적인 제한이 주어지지 않는다. 바람직한 실시예에 따라 기계적 조인트는 불필요한데, 그 이유는 본 발명의 바람직한 실시예에서 예를 들어 자석 또는 스프링은 위에서 직접 측정 프로브를 가압할 수 있기 때문이다. 이로 인해 필요로 하는 클램핑력은 간단하게 달성될 수 있고, 주사 탐침 현미경의 측정 성능은 측정 프로브의 질량 감소에 의해 높아질 수 있고, 불필요한 소형 조인트 및 간단한 기계적 형성에 의해 주사 탐침 현미경의 견고성은 높아질 수 있다. 삽입 수단을 형성하는 고정 캐리어는 예를 들어 3개의 에지에 의해 측정 프로브에 연결될 수 있고, 이는 양호한 안정성을 제공하고 캔틸레버가 과도하게 휘는 경우에 문제를 야기하지 않는다. 그와 달리 클램핑 고정 시 측정 프로브는 아래에서 하나의 지점에서만 고정될 수 있다.Preferably, according to a preferred embodiment of the present invention, there is no spatial limitation when the fixation of the cantilever (e.g. a measurement probe) is by the upper surface. In accordance with a preferred embodiment, a mechanical joint is unnecessary since in a preferred embodiment of the invention the magnet or spring, for example, can directly press the measuring probe directly above. The clamping force required thereby can simply be achieved and the measuring performance of the scanning probe microscope can be increased by the mass reduction of the measuring probe and the robustness of the scanning probe microscope can be increased by the unnecessary small joints and simple mechanical formation have. The fixed carrier forming the insertion means can be connected to the measurement probe by, for example, three edges, which provides good stability and does not cause problems when the cantilever is bent excessively. On the other hand, the clamping fixed measuring probe can be fixed at only one point below.

도 1은, 본 발명의 실시 예를 따르고 주사 현미경 (원자력 현미경, AFM)으로 설계되는 주사 탐침 현미경(1)을 나타낸다.Fig. 1 shows a scanning probe microscope 1 according to an embodiment of the present invention and designed with a scanning microscope (atomic force microscope, AFM).

주사 탐침 현미경(1)내에서, 캔틸레버의 구부러짐(deflection), 즉 측정 프로브(11)(캔틸레버 라고 설명됨)의 위치변화 또는 형상 변화는 광센서를 이용하여 검출된다. 이 경우, 전자기 방사선 소스(2)(예를 들어, 레이저 공급원)는, (한 개이상의 광학 렌즈들의 배열로서 형성될 수 있는) 포커싱 장치(focusing device)(12)를 통해 하나의 전자기 1차 빔(13)(특히 레이저 광선)을 측정 프로브(11)로 전달한다. 측정 프로브 (11)에 의해 반사된 전자기 2차 빔(3)은 광(photo) 및 위치 감지용 감지기(10)로 전파된다(특히 반사 거울(14) 또는 다른 광학적 반사요소에 의해 상기 전자기 2차 빔(3)의 방향이 상기 위치 감지용 감지기(10)로 변경될 수 있다). (도 1에서 z 방향의 위치 변화를 결정할 수 있는) 액추에이터(4)에 의해 상기 측정 프로브(11)가 이동 및/또는 측정 프로브의 형상이 변화되면, 위치 감지용 감지기(10)에서 레이저광선의 변화가 감지될 수 있다. 상기 측정 프로브(11)의 측정 팁 (5)(캔틸레버 첨단부라고 설명됨)의 상호작용에 따라 검사되거나 특징을 가지는 시편(6)에 의해 측정 프로브(11)의 구부러짐이 변화하고 상기 전자기 2차 빔(3)이 감지기(10)상의 관련 영역에 충돌한다. 다음에 감지신호는 평가 유닛(8)내에서 처리될 수 있다. 다음에 상기 시편(6)의 표면에 형성되는 고해상도의 이미지가 표시장치(9)에 의해 표시될 수 있다. 상기 측정 팁(5)(즉, 프로브 (11)의 감지 팁)에 의해 시편(6)의 표면이 스캐닝될 수 있다. 시료 테이블 (17)은 도 1에서 액추에이터 (18)에 의해 수평면( 즉 Z 축에 대해 수직인 x 방향 및 y 방향으로)에서 이동할 수 있다. 이와 같이 주사 탐침 현미경(1)은, 상기 측정 프로브(11)에 의해 상기 시편(6)의 표면을 스캐닝하여 시편(6)에 관한 표면 정보를 감지하기 위해 이용된다. In the scanning probe microscope 1, the deflection of the cantilever, that is, the positional change or the shape change of the measuring probe 11 (described as a cantilever) is detected using the optical sensor. In this case, the electromagnetic radiation source 2 (e. G., A laser source) is coupled to a single electromagnetic primary beam < RTI ID = (Particularly a laser beam) to the measuring probe 11. The electromagnetic secondary beam 3 reflected by the measurement probe 11 is propagated to the photo and position sensing sensor 10 (in particular by the reflective mirror 14 or another optical reflective element) The direction of the beam 3 can be changed to the position detecting sensor 10). When the measuring probe 11 is moved and / or the shape of the measuring probe is changed by the actuator 4 (which can determine the positional change in the z direction in Fig. 1), the position detecting sensor 10 detects the position of the laser beam Changes can be detected. The bending of the measuring probe 11 is changed by the test piece 6 inspected or characterized according to the interaction of the measuring tip 5 (described as the cantilever tip portion) of the measuring probe 11, The beam 3 impinges on the relevant area on the sensor 10. The sensing signal can then be processed in the evaluation unit 8. Next, a high-resolution image formed on the surface of the specimen 6 can be displayed by the display device 9. The surface of the specimen 6 can be scanned by the measuring tip 5 (i.e., the sensing tip of the probe 11). The sample table 17 can be moved in the horizontal plane (i.e., in the x and y directions perpendicular to the Z axis) by the actuator 18 in Fig. Thus, the scanning probe microscope 1 is used to scan the surface of the specimen 6 by the measuring probe 11 to sense surface information about the specimen 6. [

또한, 상기 주사 탐침 현미경(1) 위에 상기 측정 프로브(11)를 임시로 고정하기 위한 고정 장치(20)가 도 1에 개략적으로 도시된다. 상기 고정 장치(20)의 실시예들이 도 2 내지 도 11에서 상세하게 도시된다. 상기 고정 장치(20)는 도 1에서 전자석으로서 도시된) 외부의 마스터 하중 장치(34)를 포함하고, 상기 마스터 하중 장치에 의해 상기 측정 프로브(11)는 상기 고정 장치(20)로부터 선택적으로 구속해제될 수 있다. 상기 고정 장치(20)는 수용 공동을 형성하는 안내 장치(22)를 추가로 포함하고, 사용자에 의해 상기 주사 탐침 현미경(1) 상에 고정되기 전에 상기 측정 프로브(11)는 상기 수용 공동속으로 안내된다. 공구 없이 작동가능한 고정 기구(24)는, 상기 고정 장치(20)의 일부분을 형성하고 상기 안내 장치(22) 속으로 안내된 측정 프로브(11)를 분리될 수 있게 고정하기 위해 이용된다. 상기 안내 장치(22)내에서 안내되고 고정되는 측정 프로브(11)를 분리하기 위한 마스터 하중 장치(34)에 의해 상기 고정 기구(24)는 공구 없이 무접촉상태로 작동할 수 있다. 다시 말해, 제어가능한 마스터 하중을 발생시키는 고정 수단이 구속해제될 수 있어서, 상기 고정 수단은 선택적으로 작동 정지될 수 있고 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 상기 마스터 하중이 발생될 수 있다. 마스터 하중이 비활성화될 때(즉 상기 마스터 하중 장치(34)가 비활성화 상태일 때) 고정기능이 형성되고 마스터 하중이 활성화될 때(즉, 상기 마스터 하중 장치(34)가 활성화 상태일 때) 안내 장치(22) 내에서 측정 프로브(11)를 안내하거나 상기 안내 장치(22)로부터 상기 측정 프로브(11)를 제거하기 위해 고정기능이 해제되도록 상기 고정 기구(24)가 구성될 수 있다. 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 발생된 마스터 하중은, (예를 들어, 전기적으로 활성화될 수 있는 마스터 하중 전자석에 의해 발생될 수 있는) 전자기적 마스터 하중일 수 있다. Further, a fixing device 20 for temporally fixing the measuring probe 11 on the scanning probe microscope 1 is schematically shown in Fig. Embodiments of the fastening device 20 are shown in detail in Figures 2-11. 1), wherein the measuring probe 11 is selectively restrained from the retaining device 20 by the master load device, Can be released. Characterized in that the fixing device (20) further comprises a guiding device (22) forming a receiving cavity and the measuring probe (11) is inserted into the receiving cavity before being fixed on the scanning probe microscope Guidance. A tool-free securing mechanism 24 is used to releasably secure the measuring probe 11 guided into the guiding device 22, forming part of the securing device 20. The fixture mechanism 24 can be operated in a contactless state without a tool by the master load device 34 for separating the measurement probe 11 guided and fixed in the guide device 22. [ In other words, the fixing means for generating the controllable master load can be unfastened, so that the fixing means can be selectively stopped and the master load can be generated by the master loader 34. When the master load is deactivated (i.e., when the master loader 34 is in the deactivated state), a fixed function is formed and when the master load is activated (i.e., when the master loader 34 is in an activated state) The fixation mechanism 24 may be configured such that the fixation function is released to guide the measurement probe 11 in the fixation device 22 or to remove the measurement probe 11 from the guide device 22. [ The master load generated by the master load device 34 may be an electromagnetic master load (which may be generated, for example, by an electrically activated master load electromagnet).

도 1 내지 도 11에 도시되고 도 12에서 가장 양호하게 도시된 거처럼, 상기 측정 프로브(11)는, 상기 고정 장치(20)에 의해 고정하기 위한 프로브 몸체(7) 및 상기 시편(6)의 표면을 스캐닝하기 위한 측정 팁(5)을 포함한다. 측정 팁(5)을 향하는 상기 측정 프로브(11)의 표면은 전기전도성을 가질 수 있고 상기 고정 장치(20)에 고정된 상태에서 상기 시편(6)의 전기적 특성에 대해 표시하는 정보를 포착하기 위한 주사 탐침 현미경(1)의 측정 장치(45)와 전기전도성을 가지며 연결될 수 있다. 측정 프로브(11)의 표면, 좀 더 구체적으로 설명하면, 측정 프로브 (11)의 프로브 몸체(7)가 가지는 표면은 광학적으로 반사되는 층을 가져서 상기 광학적 감지 원리를 뒷받침한다. 12, the measuring probe 11 includes a probe body 7 for fixing by the fixation device 20, and a probe body 7 for holding the specimen 6. [ And a measuring tip 5 for scanning the surface. The surface of the measuring probe 11 facing the measuring tip 5 may have an electrical conductivity and may be used for capturing information indicative of the electrical characteristics of the specimen 6 in a state of being fixed to the fixing device 20. [ And can be connected to the measuring device 45 of the scanning probe microscope 1 with electrical conductivity. The surface of the measurement probe 11, more specifically the surface of the probe body 7 of the measurement probe 11, has an optically reflective layer to support the optical sensing principle.

스캐닝 하중 현미경으로서 구성된 상기 주사 탐침 현미경(1)의 또 다른 실시 예에서, (용량성 감지 원리를 따르는) 자체 감지기능의 측정 프로브(11)가 제공될 수 있다. 해당 측정 프로브(11)의 구조내에서, 피에조 전기특성을 가질 수 있는 (도면에 도시되지 않는) 부분이 포함된다. 시편(6)의 표면 구조에 기초하여 측정 프로브의 배열이 변화할 때, 상기 측정 프로브(11)의 저항/전류 특성이 변화할 수 있다. 상기 측정 프로브 (11)가 작동하는 동안 전류 / 저항 거동을 측정하기 위한 전기 접점이 제공된다. 해당 측정 프로브(11)의 하부에 (예를 들어, 인쇄 회로 기판 형태의)(PCB) 인쇄회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 상기 형태의 측정 프로브(11)는 변형되지 않고, 고정 장치(20)의 대응 부분(counterparts)에 의해 스위치 회로 또는 스위치 회로들이 접촉할 수 있다. 하기 고정원리들이 가지는 특징에 의하면, 상기 고정 장치(20)의 접촉 판에 대해 예를 들어, 자기력이 상부로부터 작용하여 구부러짐 없이 상기 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버는 모든 형태의 가압체에 의해 직선을 따라 가압된다. 이와 관련하여 예를 들어, 직접적으로(특히 인력 및/또는 반력 및/또는 반발력에 의해) 또는 간접적으로(예를 들어, 토글 레버(toggle lever)에 의해) 자기적 고정이 형성될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 직접적으로 (예를 들어, 압축 스프링 및/또는 공압식 고정에 의해) 또는 간접적으로 상기 측정 프로브(11)에 대해 작용할 수 있는 비자기적 고정작용이 형성될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 11을 참고할 때, 상기 고정장치(20)의 가능한 실시예들이 이해되고 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않는다.In another embodiment of the scanning probe microscope 1 configured as a scanning load microscope, a self-sensing function measuring probe 11 (following the capacitive sensing principle) may be provided. In the structure of the measurement probe 11, a portion (not shown in the figure) that can have piezo electric characteristics is included. The resistance / current characteristics of the measurement probe 11 may change when the arrangement of the measurement probe is changed based on the surface structure of the test piece 6. An electrical contact is provided for measuring the current / resistance behavior while the measuring probe 11 is operating. (PCB) printed circuit (e.g., in the form of a printed circuit board) below the measurement probe 11. According to an exemplary embodiment of the present invention, the measuring probe 11 of the above type is not deformed but can be contacted by switch circuits or switch circuits by counterparts of the fixing device 20. [ According to a feature of the following fixing principles, the measuring probe 11 or the cantilever can be linearly moved by any type of pressing body with respect to the contact plate of the fixing device 20 without, for example, . In this regard, for example, a magnetic fixation can be formed directly (in particular by gravity and / or reaction force and / or repulsive force) or indirectly (e.g. by a toggle lever). Alternatively or additionally, a non-magnetic fixing action can be formed which can act directly on the measuring probe 11 (for example by means of a compression spring and / or pneumatic locking) or indirectly. Also, referring to Figs. 2-11, possible embodiments of the fastening device 20 are understood and the invention is not limited to these embodiments.

도 2는 본 발명의 유리한 실시예를 따르는 고정장치(20)를 도시한다. 도 2는 상기 고정 장치(20)의 수용 샤프트(receiving shaft)내에 상기 측정 프로브(11)가 수용되는 방법을 도시한다. 이를 위해, 추가로 설명되는 고정 기구(24)가 비활성화된 상태에서, 상기 측정 프로브(11)는 수용 샤프트내에 미끄러져 들어간다. 상기 수신 샤프트는, 고정 몸체(46) 위의 시편 원위부 및 고정 몸체(48) 아래의 시편 근위부사이에 형성된 간극으로서 정의된다. 상기 고정 몸체(46,48)들은 상기 주사 프로브 현미경의 하우징 일부분을 형성한다. 하부 고정 부재(48)는 도전성 재료를 포함하거나 측정 프로브(11)와 전기적 신호를 교환하도록 구성될 수 있다(전기적 측정장치(45)를 참고). 도 2에 도시된 것처럼, 상기 측정 프로브(11)는 상기 측정 프로브(11)의 조작에 이용되는 보조 몸체 없이 그 자체로서 상기 수용 샤프트내부로 안내된다. 예를 들어, 도 12에 도시된 구조 또는 구성을 가진 측정 프로브(11)가 상기 수용 샤프트내부로 안내된다. 상기 구성이 가지는 장점에 의하면, 민감한 스캐닝 측정치의 재현(reproducibility)이 상기 보조 몸체의 상당한 불특정 부가 질량에 의해 왜곡되거나 변화되지 않는다. Figure 2 shows a securing device 20 in accordance with an advantageous embodiment of the invention. Figure 2 shows how the measuring probe 11 is received in a receiving shaft of the securing device 20. To this end, the measuring probe 11 slides in the receiving shaft with the fixing mechanism 24 being deactivated, which will be described later. The receiving shaft is defined as a gap formed between a specimen distal portion on the fixed body 46 and a specimen proximal portion under the fixed body 48. The fixed bodies 46 and 48 form a portion of the housing of the scanning probe microscope. The lower fixing member 48 may comprise a conductive material or may be configured to exchange electrical signals with the measurement probe 11 (see the electrical measuring device 45). As shown in Fig. 2, the measuring probe 11 is guided into the receiving shaft by itself without an auxiliary body used for the operation of the measuring probe 11. For example, a measuring probe 11 having the structure or configuration shown in Fig. 12 is guided into the receiving shaft. Advantageously, the reproducibility of the sensitive scanning measurements is not distorted or altered by a significant unspecific added mass of the auxiliary body.

상기 고정 장치(20)의 고정 기구(24)는 영구자석(선택적으로 전자석)으로 형성되는 두 개의 자석요소(30,32)들을 포함하고, 상기 자석 요소들은 속이 빈 수용 공간내에서 상부의 고정 몸체(46)내에 배열된다. 각 자석요소(30,32)의 N극이 도면들에서 "N"으로 표시되고, 각 자석요소(30,32)의 S극이 도면들에서 "S"로 표시된다. 두 개의 자석요소(30,32)들이 도 2에 따르면 상기 안내 장치(22)의 서로 마주보는 양쪽의 고정 몸체(46,48)들내에 배열된다. 도시된 실시예에서, 상기 안내 장치(22)내부로 안내되는 측정 프로브(11)이 상기 안내 장치(22)내에서 상기 자기적 상호 작용력에 의해 고정된 상태로 고정되도록 상기 자석 요소(30,32)들사이에서 자기적 상호작용이 형성된다. 도 2에서 도면부호 S 및 N으로 도시된 것처럼, 두 개의 자석 요소(30,32)들이 서로 밀어낸다. 밀어내는 상기 자기적 상호작용력에 기초하여 상기 자석 요소(30,32)들은 상기 안내 장치(22) 내부로 안내되는 측정 프로브(11)상에 작용하여 이들은 상기 안내 장치(22)내에서 고정된 상태로 고정된다. 상기 자석 요소(30)는 상기 고정 장치(20)속에 이동할 수 없게 장착되고 예를 들어, 고정장치내에 접착된다. 그러나 자석 요소(32)는 상기 고정 장치(20)내에 이동가능하게 장착된다. 밀어내는 자기력이 유입될 때, 상기 자석 요소(32)는 상기 안내 장치(22)의 수용 샤프트를 향해 가압되고 따라서 고정작용의 고정 하중을 상기 측정 프로브(11)에 제공한다. 그러나 상기 안내 장치(22)는 비자성 상태로 형성되지만 반드시 비자성일 필요 없고 선택적으로 그리고 도시된 실시예에서 구형인 고정하중 강화요소(36)를 추가로 포함하는 것이 유리하다. 상기 고정하중 강화요소(36)는 상기 수용 샤프트내부로 안내되는 측정 프로브(11) 및 상기 자석 요소(32)사이에서 중간 부재 또는 하중 전달요소로서 작동하고 이에 따라 상기 안내 장치(22) 속으로 안내되는 측정 프로브(11)의 상태에서 구 형상으로 구부러진 접촉 평면과 함께 상기 측정 프로브(11)위에서 직접 가압한다. 상기 측정 프로브(11)는 강한 고정력에 의해 대략 점 형상(punctiform)으로 가압된다.The securing mechanism 24 of the securing device 20 comprises two magnet elements 30,32 which are formed of permanent magnets (alternatively electromagnets) (46). The N poles of each magnet element 30, 32 are denoted by "N" in the figures and the S pole of each magnet element 30, 32 is denoted by "S" in the figures. Two magnet elements 30 and 32 are arranged in the fixed bodies 46 and 48 on opposite sides of the guiding device 22 according to FIG. In the illustrated embodiment, the measuring probe 11 guided into the guiding device 22 is fixed to the guiding device 22 in a fixed state by the magnetic interaction force. Magnetic interaction is formed between them. Two magnet elements 30, 32 push out each other, as shown by the reference symbols S and N in Fig. The magnet elements 30 and 32 act on the measuring probe 11 guided into the guiding device 22 so that they are fixed in the guiding device 22 . The magnet element 30 is immovably mounted in the securing device 20 and glued, for example, in a securing device. However, the magnet element 32 is movably mounted within the securing device 20. When a pushing magnetic force is applied, the magnet element 32 is urged toward the receiving shaft of the guiding device 22 and thus provides a fixed load of the locking action to the measuring probe 11. [ However, it is advantageous for the guide device 22 to additionally include a fixed load reinforcing element 36 which is formed in a nonmagnetic state, but which is not necessarily nonmagnetic and which is optional and is spherical in the illustrated embodiment. The fixed load reinforcing element 36 acts as an intermediate member or load transfer element between the measuring probe 11 and the magnet element 32 which is guided into the receiving shaft and thereby guides the guide element 22 And directly presses on the measurement probe 11 together with the contact plane bent in a spherical form in the state of the measurement probe 11 which is the measurement probe 11. The measurement probe 11 is pressed in a substantially punctiform manner by a strong fixing force.

도 2에 의하면, 상기 자석 요소(30,32)들사이에서 반발하는 자기력에 의해 직접적인 자기적 고정작용이 발생된다. 상기 반발 변화에 의해 상기 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버는, 하부의 고정 몸체(48) 형태를 가진 접촉 판 및 자석 요소(32) 형태를 가진 자유롭게 이동가능한 자석사이에 고정된다. 이동가능한 상기 자석요소(32)위에 고정상태의 자석 요소(30)가 부착되고 양쪽의 자석 요소(30,32)들이 반발되도록 상기 자석 요소(30,32)들은 서로에 대해 방향 설정된다.2, a direct magnetic fixation action is generated by the magnetic force repelling between the magnet elements 30, Due to the repulsion change, the measuring probe 11 or the cantilever is fixed between a freely movable magnet having a contact plate in the form of a lower fixed body 48 and a magnet element 32. The magnet elements (30, 32) are oriented with respect to each other such that a fixed magnet element (30) is attached on the movable magnet element (32) and both magnet elements (30, 32) are repelled.

상기 고정하중 강화요소(36) 및 하부의 고정 몸체(48)사이에서 상기 측정 프로브(11)의 고정상태가 해제되고, 고정된 자석 요소(30)의 자기장에서 이에 반대로 향하는 자기장이 형성되며 상기 이동가능한 자석 요소(32)는 측정 프로브(11)에 의해 가압된다. 도시된 실시예에 의하면, 상기 가압작용은 공간내에서 이동(양방향 화살표(77)를 참고)가능하고 또한 영구자석으로서 형성된 마스터 하중 장치(34)를 통해 달성되고 상기 마스터 하중 장치에 의해 상기 자석 요소(30,32)들이 근접할 수 있어서, 상기 고정상태가 해제되거나 상기 자석 요소(30,32)로부터 제거될 수 있고 상기 측정 프로브(11) 위에 방해받지 않고 고정될 수 있다. 여기서, 영구자석의 자기장 강도는 거리 증가에 따라 감소하는 자연법칙을 이용하여 달성되는 것이 유리하다. 이동가능한 영구자석으로서 상기 마스터 하중 장치(34)를 제공하는 대신에, 상기 마스터 하중 장치(34)가 (예를 들어, 정치식) 전자석으로서 형성되고 상기 측정 프로브(11)가 수용 샤프트로부터 제거(예를 들어, 교체)되어야 할 때 상기 전자석은 고정하중 해제기능의 반작용력을 발생시키기 위한 전기적 작동신호를 공급하여 제어될 수 있다. A fixed state of the measurement probe 11 is released between the fixed load reinforcing element 36 and the lower fixed body 48 and a magnetic field opposing to the magnetic field of the fixed magnetic element 30 is formed, The possible magnet elements 32 are pressed by the measuring probe 11. According to the illustrated embodiment, the pressing action is achieved through a master loading device 34 which is movable in space (see double arrow 77) and which is also formed as a permanent magnet, (30, 32) can be in close proximity so that the fixed state can be released or removed from the magnet element (30, 32) and can be fixed unobstructed above the measuring probe (11). Here, it is advantageous that the magnetic field strength of the permanent magnet is achieved by using a natural law which decreases with increasing distance. Instead of providing the master load device 34 as a movable permanent magnet, the master load device 34 is formed as an electromagnet (e.g. stationary) and the measurement probe 11 is removed from the receiving shaft For example), the electromagnet may be controlled by supplying an electrical actuation signal for generating a reactive force of the fixed unloading function.

도 2에 의하면, 반발작용의 자석 배열(자석 요소(30,32)를 참고)에 의해 상기 고정작용이 발생되고, 상기 자석 배열은 상부로부터 변형되지 않은 측정 프로브(11)의 전기적으로 비도전성을 가진 부분을 가압하고 전기전도성을 가진 측정 프로브(11)의 하측부는 상기 주사 탐침 현미경(1)내에서 고정상태의 전기전도성 지지체(즉 여기서 접촉 판으로서 형성된 하부 고정 몸체(48))와 연결된다. 하부 고정 몸체(48) 형태를 가진 상기 지지체는 선택적으로 전류/전압 공급원 및 측정 장치(45)와 선택적으로 연결된다. 상기 실시예에서 선택적으로 제공된 피에조 전기식 액추에이터가 도 2에서 도면부호 50으로 표시된다.According to Fig. 2, the fixation action is generated by the repulsive magnet array (see the magnet elements 30 and 32), and the magnet array is electrically non-conductive of the undeformed measurement probe 11 from the top The lower part of the measuring probe 11, which is pressurized and electrically conductive, is connected to the fixed electroconductive support (that is, the lower fixed body 48 formed as a contact plate here) in the scanning probe microscope 1. The support having the form of a lower fixation body 48 is optionally connected to a current / voltage source and measurement device 45 selectively. The piezo actuator selectively provided in the above embodiment is indicated at 50 in FIG.

도 2에 도시된 구조에 의하면 상기 마스터 하중 장치(34)의 자기장은 상기 자석 요소(32)를 가압하여 상기 고정상태를 해제하기 위해 상기 자석요소(32)를 상기 속이 빈 수용 공간으로부터 외부로 안내한다. 그러나, 도 2에 도시된 구조를 대신하여, 상기 마스터 하중 장치(34)를 이용하여 상기 자석 요소(32)를 끌어당기는 (도면에 도시되지 않는)자기력을 발생시킬 수 있다. 후자의 구조에서, 상기 마스터 하중 장치(34)는 상기 두 개의 자석 요소(30,32)들위에 배열될 수 있고, 마스터 하중 장치(34)의 N극 및 S극은 반대로 된다.2, the magnetic field of the master load device 34 is applied to the magnet element 32 by pushing the magnet element 32 to guide the magnet element 32 out of the hollow accommodation space to release the stationary state. do. However, instead of the structure shown in Fig. 2, the master load device 34 can be used to generate a magnetic force (not shown) that attracts the magnet element 32. In the latter configuration, the master load device 34 can be arranged on the two magnet elements 30, 32, and the N pole and S pole of the master load device 34 are reversed.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 따르는 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 3 illustrates a securing device 20 in accordance with another embodiment of the present invention.

도 3에 의하면, 상기 두 개의 자석 요소(30,32)들이 도시되고, 자석요소들의 자기적 상호작용력에 의해 끌어 당겨지며 상기 안내 장치(22)내에 안내된 측정 프로브(11)위에 작용하여 상기 자석 요소들은 상기 안내 장치(22)내에서 고정된다. 이를 위해 자석 요소(30,32)는, 서로 마주보게 배열된 양쪽 고정 몸체(46,48)들의 일부분으로서 배열되거나 일부분내에 배열된다. 현재 이동가능하게 장착된 자석 요소(30)가 상기 상부 고정 몸체(46)의 수용 공동내에 미끄럼 가능하게 배열되며, 현재 정지된 자석 요소(32)는 하부 고정 몸체(48)의 일부분으로서 형성된다( 도 3에서 "Fe"가 도시되어 제2 자석 요소(32)는 하부 고정 몸체(48)를 통해 강자성 재료로부터 제조될 수 있다). 따라서, 도 3에 따르면, 상기 측정 프로브(11)와 샌드위치 형태로 연결된 양쪽의 자석 요소(30,32)들을 직접 끌어당겨서 자기적 고정이 형성된다.3, the two magnet elements 30, 32 are shown and are pulled by the magnetic interaction forces of the magnet elements and act on the measuring probe 11 guided in the guiding device 22, The elements are fixed within the guide device 22. To this end, the magnet elements 30, 32 are arranged or arranged in a part as part of both fixed bodies 46, 48 which are arranged facing each other. The currently movably mounted magnet element 30 is slidably arranged in the receiving cavity of the upper stationary body 46 and the currently stopped magnet element 32 is formed as part of the lower stationary body 48 3, "Fe" is shown and the second magnet element 32 may be fabricated from a ferromagnetic material through the lower fixed body 48). Therefore, according to FIG. 3, magnetic fixation is formed by directly pulling both magnet elements 30, 32 connected in a sandwich form with the measurement probe 11.

도 3을 따르는 끌어당기는 모드(attraction mode)에 있어서, 양쪽의 자석 요소(30,32)들 또는 한 개의 자석 및 강자성 부품사이에서 인력이 이용되어 접촉 판 형태를 가진 하부의 고정 몸체(48)에 대해 상기 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버가 고정된다. 이를 위해, 상기 접촉판은 예를 들어, 페라이트계 강(예를 들어, 내부식성 크롬강 1.1274)으로 제조된다. 상기 측정 프로브(11) 또는 상기 캔틸레버의 다른 측부에서 자석 요소(30) 형태를 가지고 자유롭게 이동가능한 자석이 형성된다. 자석 및 접촉판 사이의 인력이 형성되어 자석과 접촉판사이의 상기 캔틸레버가 고정된다. 고정상태를 해제하기 위해 접촉판은 이동가능한 자석의 자기장과 반대로 형성된 자기장에 의해 외부로부터 가압되고 접촉판이 밀어내어진다. 선택적으로 마주보게 배열된 측부에 자기장이 작용할 수 있고, 상기 자기장은 상기 자유롭게 이동가능한 자석을 끌어당긴다. 변형예들이 이동가능한 영구자석에 의한 마스터 하중 장치(34)를 이용하거나 이동할 수 없는 전자석에 의한 마스터 하중 장치(34)를 이용하여 실현될 수 있다.In attraction mode according to Fig. 3, attraction between both magnet elements 30, 32 or one magnet and the ferromagnetic component is used to provide a lower fixed body 48 with a contact plate form The measurement probe 11 or the cantilever is fixed. For this purpose, the contact plate is made, for example, of ferritic steel (for example, corrosion resistant chrome steel 1.1274). At the other side of the measuring probe 11 or the cantilever, a freely movable magnet is formed in the form of a magnet element 30. An attractive force between the magnet and the contact plate is formed to fix the magnet and the cantilever of the contact plate. To release the fixed state, the contact plate is pressed from the outside by a magnetic field formed in opposition to the magnetic field of the movable magnet, and the contact plate is pushed out. A magnetic field may selectively act on the oppositely arranged sides, and the magnetic field attracts the freely movable magnet. Variations can be realized using the master load device 34 by the movable permanent magnet or by using the master load device 34 by the non-movable electromagnet.

도 4는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 4 shows a securing device 20 in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 따른 실시예는 움직일 수 있는 자석 요소(30)와, 고정된 자석 요소(32)와, 추가로 움직일 수 있는 자석 요소(30)와 측정 프로브(11) 사이의 부착력 강화 요소(36)를 개시한다. 자석 요소(30, 32)는 항상 흡인력의 작용이 존재하고 이에 따라 측정 프로브(11)가 고정되도록 배치된다. 자석 요소(32)는 부착력 강화 요소(36) 주위에 특히 환형으로 배치되고, 상부 고정 몸체(46)에 고정 매몰된다. 도시된 실시예에서 부착력 강화 요소(36)는 측정 프로브(11) 상으로 힘 강화 또는 힘 집중 작용을 행할 수 있는 만곡된 활성면 또는 힘 전달면을 갖는 피스톤으로 형성된다. 하부 고정 몸체(48)는 도 4에 따르면 비자성으로 형성될 수 있다.4 comprises a movable magnet element 30, a fixed magnet element 32 and an adhesion enhancing element 36 between the further moveable magnet element 30 and the measurement probe 11, . The magnet elements 30 and 32 are always arranged so that the action of the attraction force is present and thus the measuring probe 11 is fixed. The magnet element 32 is particularly annularly disposed around the adhesion enhancing element 36 and fixedly buried in the upper securing body 46. In the illustrated embodiment, the adhesion enhancing element 36 is formed of a piston having a curved active surface or force transfer surface capable of force-enhancing or force-concentrating action on the measurement probe 11. [ The lower fixing body 48 may be non-magnetic according to FIG.

도 5는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 5 shows a securing device 20 in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 따른 실시예는 도 2에 따른 실시예와 실질적으로 대응되고, 도 5에 따르면 부착력 강화 요소(36)가 생략된다.The embodiment according to Fig. 5 substantially corresponds to the embodiment according to Fig. 2, and according to Fig. 5, the adhesion enhancing element 36 is omitted.

도 6은 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 6 illustrates a securing device 20 in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

도 6에 따르면 2개의 자석 요소(30, 32) 각각은 안내 장치(22)의 2개의 서로 대향되는 고정 몸체(46, 48) 중 다른 것에 배치된다. 안내 장치(22)에 측정 프로브(11)의 클램핑 고정은 도 6에 따르면 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 피벗 레버 메커니즘에 의해 이루어진다. 도 6에 따른 다른 반발력 변형예에서 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버는 다시 접촉판 형태의 하부 고정 몸체(48)와 상부 고정 몸체(46) 사이에 하우징의 일부로서 클램핑된다. 상술된 실시예와 다르게 도 6에 따르면 자석 요소(32) 형태의 고정 자석은 하부 고정 몸체(48)에 장착되고, 자석 요소(30) 형태의 다른 고정 자석은 상부 고정 몸체(46)에 장착된다. 자석 요소(30, 32)는 양 자석 요소(30, 32)가 반발하도록 서로 배향된다. 자석 요소(32)와 함께 하부 고정 몸체(48) 형태로 구현되는 선회 가능한 레버 아암은 피벗 베어링(53) 주위로 선회 가능하게 지지된다. 자석 요소(30, 32)에 대향하는 피벗 아암의 단부는 자석 요소(30, 32)가 반발할 때 측정 프로브(11)를 고정 몸체(46, 48) 사이에 고정 클램핑한다. 하부 고정 몸체(48) 또는 지지부를 피벗 베어링(53) 상의 회전점 주위에서 상부로 당기는 반대 배향되는 영역이 접촉판에서 고정 자석의 영역에 눌려짐으로써 클램핑은 해결된다. 클램핑의 해제는 다시 마스터 하중 장치(34)를 통해 행해질 수 있다.According to Fig. 6, each of the two magnet elements 30, 32 is arranged on another of the two opposing fixed bodies 46, 48 of the guiding device 22. Clamping of the measuring probe 11 to the guiding device 22 is effected by means of a pivoting lever mechanism which will be described in more detail below with reference to Fig. 6, the measurement probe 11 or the cantilever is again clamped as part of the housing between the lower fixing body 48 and the upper fixing body 46 in the form of a contact plate. 6, a stationary magnet in the form of a magnet element 32 is mounted on a lower stationary body 48 and another stationary magnet in the form of a magnet element 30 is mounted on an upper stationary body 46 . The magnet elements 30, 32 are oriented relative to each other such that the two magnet elements 30, 32 repel. A pivotable lever arm, embodied in the form of a lower fixed body 48 together with the magnet element 32, is pivotally supported about the pivot bearing 53. The end of the pivot arm facing the magnet elements 30 and 32 clamps the measurement probe 11 between the fixed bodies 46 and 48 when the magnet elements 30 and 32 repel. Clamping is solved by pressing against the area of the fixed magnet in the contact plate the region of opposing orientation which pulls the lower fixed body 48 or the support up around the pivot point on the pivot bearing 53. Release of the clamping can again be done via the master loader 34.

도 7은 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 7 illustrates a securing device 20 in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

도 7에 따르면 자석 요소(30)는 에어갭(air gap)을 갖는 자기 회로를 형성하도록 기여한다. 여기서 볼 형태로 형성되는 다른 자석 요소(32)는 에어갭에 이동 가능하게 배치되고, 여기에서 자력의 영향 하에 당겨지거나 또는 아래로 가압되며, 이 자력은 자석 요소(30) 및 에어갭을 갖는 자기 회로에 의해 필연적으로 형성된다. 이에 따라 도 7에 따른 실시예에서 자기 저항(reluctance)의 원리를 이용하여 위로부터 직접적인 클램핑이 이루어진다. 이 실시예에서는 직접 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버를 통해 짧은 에어갭을 포함하는 강자성 재료로 도전되는 자기 회로가 형성된다. 자유롭게 움직일 수 있는 강자성 가압 몸체, 양호하게는 볼은 갭 내로 당겨지는데, 왜냐하면 이러한 방식으로 에어갭의 자기 저항이 크게 감소되기 때문이다. 이러한 효과는 가압 몸체에 의해 가압력을 캔틸레버 상으로 가하도록 이용된다. 클램핑을 해제하기 위해, 가압 몸체는 다시 마스터 하중 장치(34)에 의해 에어갭으로부터 당겨진다. 이는 마스터 하중 장치(34)를 통해 기계적으로 (예컨대 스프링 및/또는 레버에 의해), 공압식으로(예컨대 가압 몸체를 통한 부압에 의해) 및/또는 다른 자기장을 통해 달성될 수 있다.According to Fig. 7, the magnet element 30 contributes to form a magnetic circuit with an air gap. Here, the other magnet element 32 formed in the shape of a ball is movably disposed in the air gap and is pulled or pressed down under the influence of the magnetic force, and this magnetic force is applied to the magnet element 30 and the magnetic element Circuit is necessarily formed. Accordingly, in the embodiment according to FIG. 7, a direct clamping is performed from the top using the principle of reluctance. In this embodiment, a magnetic circuit is formed which is conducted with a ferromagnetic material including a short air gap through the direct measurement probe 11 or the cantilever. A freely movable ferromagnetic pressing body, preferably a ball, is drawn into the gap because the magnetoresistance of the air gap is greatly reduced in this way. This effect is used by the pressing body to apply the pressing force onto the cantilever. To release the clamping, the pressurizing body is again pulled out of the air gap by the master loader (34). This can be accomplished mechanically (e.g., by a spring and / or lever), via a master loader 34, pneumatically (e.g., by a negative pressure through the pressurized body) and / or other magnetic fields.

아래에서는 간접적 자기 클램핑이 사용되는 실시예가 설명된다. 아래 실시예의 개념은 측정 프로브(11) 또는 캔틸레버를 아래로부터 접촉판 형태의 하부 고정 몸체(48)에 대항하여 가압하도록 일종의 힘 편향에 의존한다.In the following, an embodiment in which indirect magnetic clamping is used is described. The concept of the following embodiment relies on a kind of force deflection to press the measuring probe 11 or the cantilever against the lower fixed body 48 in the form of a contact plate from below.

도 8은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 대응되는 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 8 shows a corresponding fastening device 20 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8에 따른 고정 기구(24)는 마스터 힘이 없는 경우 본질적으로 C형으로 만곡된 요소를 포함하고, 이 만곡된 요소는 마스터 힘의 작용 시 만곡 해제되고(entkruemmt)(즉 만곡이 감소되고 그 결과 직선 구성에 접근) 이를 통해 측정 프로브(11)의 클램핑 고정의 형성 하에 안내 장치(22)에서 측정 프로브(11)의 수용 공동까지 연장되도록 형성된다. 도 8에 따르면 만곡된 요소(24)는 열 마스터 힘의 작용 시 적어도 부분적으로 만곡 해제되는 형상 기억 재료(예컨대 니티놀)를 포함한다. 따라서 관련된 마스터 하중 장치(34)는 만곡된 요소를 선택적인 가열 또는 냉각을 통해 만곡된 또는 만곡 해제된 구성으로 전환할 수 있고 이를 통해 "해제"와 "고정" 사이에 전환될 수 있는 가열 및/또는 냉각 장치로 형성된다. 이에 따라 열 작용 하에 한정된 변형을 행하는 형상 기억 금속을 사용하는 것이 가능하다.The locking mechanism 24 according to Fig. 8 comprises an essentially C-shaped element in the absence of a master force, which is entangled in operation of the master force (i.e. the curvature is reduced, (Access to the resulting linear configuration) thereby forming a clamping fixation of the measuring probe 11 and extending from the guiding device 22 to the receiving cavity of the measuring probe 11. 8, curved element 24 includes a shape memory material (e.g., Nitinol) that is at least partially deflected upon actuation of the thermal master force. Thus, the associated master load device 34 is able to convert the curved element to a curved or unfrozen configuration through selective heating or cooling so that heating and / or cooling, which can be switched between " Or a cooling device. Accordingly, it is possible to use a shape memory metal which undergoes deformation limited under the action of heat.

도 9는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다. 도 9에 따르면 만곡된 요소(24)는 자기 마스터 힘의 작용 시 적어도 부분적으로 만곡 해제되는 자성 재료를 포함한다. 도 8에 대한 대안으로서 도 9에 따르면 한정된 변형을 행하도록 자석을 통해 펴지는 강자성 판을 사용하는 것도 가능하다. 캔틸레버 위의 리세스에는 힘이 없는 상태에서 약간 휘는 강자성 판이 존재한다. 일 측에서 자기장이 인가되면, 판은 바로 휘게 되고, 펴지고, 이를 통해 캔틸레버를 접촉판에 대해 클램핑시킨다. 따라서 도 9에 따른 개념은 또한 도 8에 따른 개념과 같이 토글 레버(toggle lever)의 원리를 이용한다.Figure 9 shows a securing device 20 in accordance with another exemplary embodiment of the present invention. According to Fig. 9, the curved element 24 comprises a magnetic material that is at least partially deflected in response to a magnetic master force. According to Fig. 9 as an alternative to Fig. 8, it is also possible to use a ferromagnetic plate which is stretched through a magnet so as to perform a limited deformation. The recess on the cantilever has a slightly curved ferromagnetic plate with no force. When a magnetic field is applied at one side, the plate immediately bends and expands, thereby clamping the cantilever against the contact plate. Thus, the concept according to FIG. 9 also utilizes the principle of a toggle lever as in the concept according to FIG.

이하 상술되는 실시예는 직접 비자성 클램핑을 달성하고, 캔틸레버가 임의의 형태의 가압 몸체를 통해 직선으로 편향되지 않고 아래로부터 접촉판에 대해 가압되는 것을 특징으로 한다. 그러나 이러한 실시예에서 가압력의 소스는 비자성이다.The embodiment described below achieves direct nonmagnetic clamping and is characterized in that the cantilever is pressed against the contact plate from below without being linearly deflected through any form of the pressing body. In this embodiment, however, the source of the pressing force is non-magnetic.

도 10은 본 발명의 이와 같은 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다.Figure 10 shows a securing device 20 in accordance with such an exemplary embodiment of the present invention.

도 10에 따른 고정 기구(24)는 자석 요소(30)와, 안내 장치(22)에서 측정 프로브(11)를 수용하기 위한 수용 공동 내로 자석 요소(30)를 바이어스하는 비자성 바이어스 요소(38)를 포함한다. 따라서 외부 자기력 없이 바이어스 요소(38)는 자석 요소(30)를 측정 프로브(11)의 삽입을 위한 수용 공동 내로 가압한다. 물론 자석 요소(30)는 자기 마스터 힘을 통해, 마스터 하중 장치(34)에 의해 가해지고, 수용 공동으로부터 안내될 수 있다. 비자성 바이어스 요소(38)는 도 10에 따르면 기계적 스프링이다. 이 변형예에서 캔틸레버는 위로부터 강자성 가압 몸체를 통해 양호하게는 볼을 통해 기계적 스프링에 의해 접촉판에 대해 클램핑된다. 자기장을 인가함으로써 가압 몸체는 기계적 스프링에 대항하여 다시 캔틸레버로부터 당겨질 수 있다.10 comprises a magnet element 30 and a nonmagnetic biasing element 38 for biasing the magnet element 30 into a receiving cavity for receiving the measuring probe 11 in the guiding device 22. The magnet element 30, . Thus, without external magnetic force, the bias element 38 presses the magnet element 30 into the receiving cavity for insertion of the measurement probe 11. Of course, the magnet element 30 can be applied by the master load device 34 via the magnetic master force and guided from the receiving cavity. The non-magnetic bias element 38 is a mechanical spring according to FIG. In this variant, the cantilever is clamped against the contact plate by a mechanical spring, preferably from above, through the ferromagnetic pressing body. By applying a magnetic field, the pressing body can be pulled back from the cantilever against the mechanical spring.

도 11은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)를 도시한다. 도 11에 따르면 비자성 바이어스 요소(38)는 공압식 바이어스 요소이다. 이 변형예에서 캔틸레버는 위로부터 가압 몸체를 통해, 양호하게는 볼 또는 원형 표면을 갖는 부분을 갖는 몸체를 통해, 가압 몸체의 캔틸레버 반대 측에 초과압을 인가함으로써 접촉판에 대항하여 클램핑된다. 초과압을 방출하거나 또는 상응하는 지점에 부압을 인가함으로써, 공압식 마스터 하중 장치(34)를 통해 제어되어, 클램핑이 해결될 수 있다. 대안적으로 가압 몸체는 또한 자기장의 인가를 통해 다시 캔틸레버로부터 당겨질 수 있다. 공압식 제어압은 마스터 하중 장치(34)에 의해 생성되고, 압력 라인(40)을 통해 고정 기구(24)의 가압 몸체로 전달될 수 있다.Figure 11 shows a securing device 20 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. According to Fig. 11, the non-magnetic bias element 38 is a pneumatic biasing element. In this variant, the cantilever is clamped against the contact plate by applying excess pressure to the opposite side of the cantilever of the pressing body through the body from above, preferably through the body with the part having a ball or a circular surface. The pneumatic master loader 34 is controlled by releasing excess pressure or applying a negative pressure to the corresponding point so that the clamping can be resolved. Alternatively, the pressurized body can also be pulled back from the cantilever through application of a magnetic field. The pneumatic control pressure can be generated by the master loader 34 and transmitted to the pressure body of the fixture 24 via the pressure line 40.

도 12는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고정 장치(20)에 직접 그리고 추가 부품 없이 삽입될 수 있는 캔틸레버로도 언급되는 주사 프로브 현미경(1)용 측정 프로브(11)를 도시한다. 측정 프로브(11)는 예컨대 실리콘 또는 실리콘 질화물로 제조될 수 있는 기계적 안정성을 달성하기 위한 코어 또는 베이스 몸체(80)를 포함한다. 베이스 몸체(80)의 하측에는 조사될 샘플 표면을 스캐닝할 때 측정 프로브(11)의 위치 변화를 검출하기 위해 형성되는 반사 코팅(82)이 도포된다. 주사 프로브 현미경(1)이 광학적 검출에 기초하지 않으면, 반사 코팅(82)은 생략될 수 있다. 베이스 몸체(80)의 상측은 (예컨대 티탄으로 이루어진) 선택적 접착층(84) 및 그 위에 도포된 (예컨대 플래티넘으로 이루어진) 전기 도전층(86)이 코팅된다. 접착층(84)은 전기 도전층(86)의 부착을 향상시킨다. 전기 도전층(86)은 조사될 시편(6)의 표면을 스캐팅할 때 전기 신호를 검출하도록 기능하고, 이러한 전기적 측정이 행해질 필요가 없다면 생략될 수 있다. 또한 측정 프로브(11)는 예컨대 카본 나노튜브로 형성될 수 있는 측정 팁(5)을 포함한다.Figure 12 shows a measurement probe 11 for a scanning probe microscope 1, also referred to as a cantilever, which can be inserted directly into the fixation device 20 and without additional components, according to an exemplary embodiment of the present invention. The measurement probe 11 includes a core or base body 80 for achieving mechanical stability, which may be made, for example, of silicon or silicon nitride. On the underside of the base body 80 is applied a reflective coating 82 which is formed to detect a change in the position of the measuring probe 11 when scanning a sample surface to be irradiated. If the scanning probe microscope 1 is not based on optical detection, the reflective coating 82 may be omitted. The upper side of the base body 80 is coated with an optional adhesive layer 84 (made, for example, of titanium) and an electrically conductive layer 86 (made of, for example, platinum) The adhesive layer 84 improves the adhesion of the electrically conductive layer 86. The electrically conductive layer 86 functions to detect an electrical signal when scatting the surface of the specimen 6 to be irradiated, and may be omitted if such an electrical measurement need not be made. The measuring probe 11 also includes a measuring tip 5, which may be formed, for example, of carbon nanotubes.

또한, "포함하다(aufweisen)"는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는다는 것 그리고 "ein oder eine"는 복수를 배제하지 않는다는 것을 알아야 한다. 또한, 상술된 실시예들 중 하나를 참조하여 설명된 특징 또는 단계는 또한 다른 상술된 실시예의 다른 특징 또는 단계와 조합하여 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 청구항의 참조 부호는 한정을 위한 의도로 간주되지 않는다.It should also be noted that "aufweisen" does not exclude other elements or steps, and "ein oder eine" It is also to be understood that the features or steps described with reference to one of the above-described embodiments may also be used in combination with other features or steps of other described embodiments. Reference signs in the claims are not intended to be limiting.

1......주사 탐침 현미경,
11......측정 프로브,
22......안내 장치,
34......마스터 하중 장치.1 ...... Scanning probe microscope,
11 ...... Measurement probe,
22 ...... guide device,
34 ...... Master load device.

Claims (26)

상기 주사 탐침 현미경(1)의 측정 프로브(11)를 선택적으로 고정하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:
상기 측정 프로브(11)가 안내될 수 있는 안내 장치(22);
공구없이 작동할 수 있는 고정 기구(24)에 마스터 하중을 선택적으로 작용시키기 위한 마스터 하중 장치(34);
상기 마스터 하중 장치(34)를 이용하여 상기 안내 장치(22)내에서 안내되는 측정 프로브(11)의 고정 및/또는 구속해제를 위해 공구 없이 작동가능한 것을 특징으로 하는 고정 장치.
An apparatus for selectively fixing a measurement probe (11) of the scanning probe microscope (1), said apparatus comprising:
A guiding device (22) through which the measuring probe (11) can be guided;
A master load device (34) for selectively exerting a master load on a securing mechanism (24) operable without a tool;
Is operable without a tool for fixing and / or releasing the measuring probe (11) guided in the guiding device (22) by means of the master loader (34).
제1항에 있어서, 제어가능한 마스터 하중을 작용시켜서 고정 및/또는 구속해제하고, 특히 고정 및/또는 구속해제를 선택적으로 활성화하거나 비활성화하기 위해 상기 마스터 하중 장치(34)가 구성되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
The master load device (34) as claimed in claim 1, characterized in that the master load device (34) is configured to act by a controllable master load to lock and / or unlock, and in particular to selectively activate or deactivate a locked and / Fixing device.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 프로브(11)를 상기 안내 장치(22)내부로 안내하거나 상기 측정 프로브(11)를 상기 안내 장치(22)로부터 제거하기 위하여 스위치 꺼진 마스터 하중에 의해 고정기능을 활성화되고 스위치 켜진 마스터 하중에 의해 상기 고정기능을 비활성화하도록 고정기구(24)가 형성되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring probe (11) is guided into the guiding device (22) or by a master-switched off switch to remove the measuring probe (11) Characterized in that a locking mechanism (24) is formed to deactivate the locking function by means of a master locking function activated and switched on.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스터 하중 장치(34)는 특히 이동가능한 마스터 하중 영구자석들 또는 전기적으로 활성화되는 마스터 하중 전자석에 의해 발생될 수 있는 자기적 마스터 하중, 유압식 마스터 하중, 공압식 마스터 하중, 전기식 마스터 하중, 열적 마스터 하중 및 기계식 마스터 하중을 작용시키기 위한 마스터 하중 장치(34)를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
4. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the master load device (34) has a magnetic master load, which may be generated by the movable master load permanent magnets or the electrically activated master load electromagnet, A master load (34) for exerting a master load, a pneumatic master load, an electric master load, a thermal master load and a mechanical master load.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내 장치(22)는 구부러진 특히 구형으로 구부러진 고정하중 전달 평면을 가진 고정하중 강화요소(36)를 포함하고, 상기 고정하중 강화요소는 상기 안내 장치(22)내부로 안내되는 측정 프로브(11)의 상태에서 상기 고정하중 전달 평면에 의해 특히 점형상(punctiform)을 가지며 유리하게 상부로부터 상기 측정 프로브(11)에 직접 작용하는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the guiding device (22) comprises a fixed load reinforcing element (36) having a bent and particularly spherically curved fixed load transmission plane, the fixed load reinforcing element In particular in the state of the measuring probe (11) guided into the guiding device (22), has a particularly punctiform shape by means of said fixed load transmitting plane and advantageously acts directly on said measuring probe (11) Fixing device.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 기구(24)는 자기적 상호작용력이 형성되는 적어도 두 개의 자석 요소(30,32)들을 포함하고, 상기 자기적 상호작용력은 상기 안내 장치(22)내부로 안내되는 측정 프로브(11)를 구부러진 상태로 상기 안내 장치(22)내에 고정하는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the locking mechanism (24) comprises at least two magnet elements (30,32) on which a magnetic interaction force is formed, And the measuring probe (11) guided into the device (22) is fixed in the guiding device (22) in a bent state.
제6항에 있어서, 상기 두 개의 자석 요소(30,32)들은 자석요소들의 자기적 상호작용력에 의해 반발하고 상기 안내 장치(22)내부로 안내되는 측정 프로브(11)상에 작용하여 상기 측정 프로브(11)는 상기 안내 장치(22)내에서 구부러져 고정되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
7. The measuring probe according to claim 6, characterized in that the two magnet elements (30,32) act on a measuring probe (11) repelled by the magnetic interaction forces of the magnet elements and guided into the guiding device (22) (11) is bent and fixed in the guide device (22).
제7항에 있어서, 상기 두 개의 자석 요소(30,32)은 서로 마주보게 배열된 두 개의 고정 몸체(46,48)들의 동일부분 내에 배열되거나 동일부분 상에 배열되고, 상기 안내 장치(22)내부로 안내된 상태에서 상기 측정 프로브(11)는 상기 고정 몸체들사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
8. A device according to claim 7, characterized in that the two magnet elements (30, 32) are arranged in the same part or arranged on the same part of two fixed bodies (46, 48) arranged facing each other, And the measuring probe (11) is arranged between the fixed bodies in a state of being guided inward.
제7항에 있어서, 각각의 자석 요소(30,32)는 서로 마주보게 배열된 상기 고정 장치(20)의 고정 몸체(46,48)들의 다른 부분 내에 배열되거나 다른 부분상에 배열되고, 상기 안내 장치(22)내부로 안내된 상태에서 상기 측정 프로브(11)는 상기 고정 몸체들사이에 배열되며, 상기 측정 프로브(11)의 고정작용은 상기 안내 장치(22)내에서 회전 레버기구에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
8. A device according to claim 7, characterized in that each magnet element (30, 32) is arranged in a different part of the fixed bodies (46, 48) of the securing device (20) The measurement probe 11 is arranged between the fixed bodies with the measurement probe 11 guided into the apparatus 22 and the fixing action of the measurement probe 11 is controlled by the rotation lever mechanism in the guide apparatus 22. [ Wherein the fastening means comprises:
제6항에 있어서, 상기 두 개의 자석 요소(30,32)들은 자석 요소의 자기적 상호작용력에 의해 끌어당겨지고 상기 안내 장치(22)내부로 안내되는 측정 프로브(11)상에 작용하여 측정 프로브는 상기 안내 장치(22)내에서 고정된 상태를 가지는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
7. A measuring probe according to claim 6, characterized in that the two magnet elements (30, 32) are attracted by the magnetic interaction force of the magnet element and act on the measuring probe (11) Is fixed in the guide device (22).
제10항에 있어서, 각각의 자석 요소(30,32)는 서로 마주보게 배열된 상기 고정 장치(20)의 고정 몸체(46,48)들의 다른 부분 내에 배열되거나 다른 부분상에 배열되고, 상기 안내 장치(22)내부로 안내된 상태에서 상기 측정 프로브(11)는 상기 고정 몸체들사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
11. A device according to claim 10, characterized in that each magnet element (30,32) is arranged in a different part of the fixed bodies (46, 48) of the anchoring device (20) And the measuring probe (11) is arranged between the fixed bodies in a state of being guided into the device (22).
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석 요소(30,32)들 중 한 개는 이동가능하고 자석 요소(30,32)들 중 다른 한 개는 이동할 수 없게 상기 고정 장치(20)내에 장착되거나 고정 장치상에 장착되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
12. Device according to any one of claims 6 to 11, characterized in that one of the magnet elements (30, 32) is movable and the other one of the magnet elements (30, 32) 20 or mounted on a fixing device.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석 요소(30,32)들 중 한 개는 공기 간격을 가진 자기적 회로를 형성하고, 자석 요소(30,32)들 중 다른 한 개는 상기 공기 간격내에 이동가능하게 배열되며 자기력에 의해 상기 공기 간격으로부터 빠져나오는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
13. Device according to any one of claims 6 to 12, characterized in that one of the magnet elements (30, 32) forms a magnetic circuit with an air gap and the other of the magnet elements (30, 32) Is arranged movably within said air gap and exits from said air gap by magnetic force.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 기구(24)는 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 발생된 마스터 하중이 없을 때 구부러지는 요소를 포함하고, 상기 구부러지는 요소는 마스터 하중이 작용할 때 적어도 부분적으로 구부러지도록 구성되어 상기 측정 프로브(11)가 고정될 때 안내 장치(22)내에서 상기 측정 프로브(11)의 속빈 수용공간까지 연장되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the locking mechanism (24) comprises an element that is bent when there is no master load generated by the master load device (34) Is configured to at least partially bend when a load is applied to extend into the fast receiving space of the measuring probe (11) in the guiding device (22) when the measuring probe (11) is secured.
제14항에 있어서, 구부러진 요소(24)는 자성 재료, 특히 강자성 재료로 제조되고, 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 발생되는 자기적 마스터 하중이 작용하여 상기 구부러진 요소가 적어도 부분적으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
15. A device according to claim 14, characterized in that the curved element (24) is made of a magnetic material, in particular a ferromagnetic material, and that a magnetic master load generated by the master loader (34) acts to at least partially bend the curved element Fixing device characterized by.
제14항에 있어서, 구부러진 요소(24)는 형상 기억 재료로 제조되고, 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 발생되는 열적 마스터 하중이 작용하여 상기 구부러진 요소가 적어도 부분적으로 구부러지는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
15. A method according to claim 14, characterized in that the curved element (24) is made of a shape memory material and a thermal master load generated by the master loader (34) acts on the curved element to at least partially bend Device.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 기구(24)는 자석 요소(30) 및 상기 안내 장치(22)내에서 측정 프로브(11)의 속 빈 수용 공간속에 상기 자석 요소(30)를 연장시키는 특히 비자성 상태의 편향 요소(38)를 포함하고, 상기 자석 요소(30)는 상기 마스터 하중 장치(34)에 의해 발생되는 자기적 마스터 하중에 의해 상기 속 빈 수용 공간으로부터 빠져나와 안내되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fixing mechanism (24) comprises a magnet element (30) and a magnet element (30) in the guide device (22) Magnetic deflecting element 38 which extends the magnet element 30 from the hollow interior space by means of a magnetic master load generated by the master loader 34, And guided outward.
제17항에 있어서, 상기 비자성 편향 요소(38)는 기계적 스프링, 유압 및 공압식 편향 요소를 포함한 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고정 장치.
18. A fixation device according to claim 17, wherein said non-magnetic biasing element (38) is selected from the group comprising mechanical spring, hydraulic and pneumatic biasing elements.
시편(6)의 표면을 스캐닝하여 시편(6)에 관한 표면 정보를 감지하기 위한 주사 탐침 현미경(1)에 있어서, 상기 주사 탐침 현미경(1)은:
상기 시편(6)의 표면을 스캐닝하도록 적응된 측정 프로브(11);
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항을 따르고 상기 측정 프로브(11)를 선택적으로 고정하기 위한 고정 장치(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
A scanning probe microscope (1) for scanning the surface of a specimen (6) to sense surface information about a specimen (6), said scanning probe microscope (1) comprising:
A measuring probe 11 adapted to scan the surface of the specimen 6;
A scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 18, characterized in that it comprises a fixing device (20) for selectively fixing the measuring probe (11).
제19항에 따라 원자력 현미경(atomic force microscope)으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
A scanning probe microscope characterized in that it is configured as an atomic force microscope according to claim 19.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 측정 프로브(11)는 고정 장치(20)의 고정수단을 위한 프로브 몸체(7) 및 탄소 나노튜브를 포함하고 표면을 스캐닝하기 위한 측정 팁(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
21. A method according to claim 19 or 20, wherein the measuring probe (11) comprises a probe body (7) for the securing means of the fixation device (20) and a measuring tip (5) for containing the carbon nanotubes and for scanning the surface Wherein the scanning probe microscope comprises a scanning probe microscope.
제21항에 있어서, 상기 측정 팁(5)을 향하는 프로브 몸체(7)의 표면이 전기 전도성을 가지고 상기 프로브 몸체(6)의 전기적 특성에 관한 표시 정보를 감지하기 위해 상기 고정 장치(20)에 고정된 상태에서 전기 전도성을 가지며 상기 주사 탐침 현미경(1)의 전기적 측정 장치(45)와 연결되는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
A probe according to claim 21, characterized in that the surface of the probe body (7) facing the measuring tip (5) has electrical conductivity and is arranged on the fixation device (20) in order to sense indication information on the electrical characteristics of the probe body Characterized in that it has electrical conductivity in the fixed state and is connected to the electrical measuring device (45) of the scanning probe microscope (1).
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 프로브 몸체(7)는 전기적 스위치회로, 특히 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
23. A scanning probe microscope according to claim 21 or 22, characterized in that the probe body (7) comprises an electrical switch circuit, in particular a circuit board.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브 몸체(7)는 상기 주사 탐침 현미경(1)의 전자기 복사를 반사하기 위한 반사 층(82)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 탐침 현미경.
24. A scanning probe microscope (1) according to any one of claims 21 to 23, characterized in that the probe body (7) comprises a reflective layer (82) for reflecting the electromagnetic radiation of the scanning probe microscope .
상기 주사 탐침 현미경(1)의 측정 프로브(11)를 선택적으로 고정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 주사 탐침 현미경(1)의 안내 장치(22)내에서 상기 측정 프로브(11)를 안내하는 단계;
상기 안내 장치(22)내에서 안내되는 측정 프로브(11)를 고정 및/또는 구속해제하기 위해 마스터하중을 이용하여 고정 기구(24)를 공구없이 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for selectively fixing a measurement probe (11) of the scanning probe microscope (1), the method comprising:
Guiding the measuring probe (11) in the guiding device (22) of the scanning probe microscope (1);
Characterized in that it comprises the step of operating the securing mechanism (24) without tools using a master load to fix and / or unfasten the measuring probe (11) guided in the guiding device (22).
제25항에 있어서, 보조 몸체 없이 장착되도록 상기 측정 프로브(11)는 상기 안내 장치(22)내부로 안내되고 고정기구(24)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. A method according to claim 25, characterized in that the measuring probe (11) is guided into the guiding device (22) and secured by a securing mechanism (24) for mounting without an auxiliary body.

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